автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Разработка процессов и средств пневмоцентробежного сепарирования зернового вороха

.л

^•х, МОСКОВСКАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ им. К.А.ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи

ХАЛАНСКИЙ ВАЛЕНТИН МИХАЙЛОВИЧ

УДК 631.362.3; 631.354.2

АЗРАБОТКА ПРОЦ]ЕССОВ И СРЕДСТВ ПНЕВМОЦЕНТРОБЕЖНОГО СЕПАРИРОВАНИЯ ЗЕРНОВОГО ВОРОХА

Специальность 05.20.01 - механизация сельскохозяйственного производства

Диссертация

в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 1997.

Официальные оппоненты:

1.Доктор технических наук, стрглшй научный сотрудник А.И. Русанов.

2.Доктор технических наук, професс >р, заслуженный деятель науки и техники РФ, академик ААО Г.Ф.Серый.

3.Доктор сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник, заслуженный изобретатель РФ Ю. Д.Ахламов.

Защита состоится « 8 » декабря 1997 г. в 13 часов на заседании диссертационного Совета Д.120.12.02 Московского Государственного агроинженерного университета им. В.П.Горячкина по адресу: 127550, г. Москва, ул. Тимирязевская, 58, МГАУ, диссертационный Совет.

С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в библиотеке университета.

Диссертация в ввде научного доклада разослана «__» декабря 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета

Левшин А.Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Важнейшей задачей научно-технического прогресса в области механизации производства продукции растениеводства является повышение производительности и качественных показателей работы с.х. техники.

Одним из возможных направлений ее решения является перевод рабочих процессов с.х. машин на повышенные скорости, замена колебательного (поступательного) движения вращательным и изменение таким образом принципа их работы. Повышенная скорость, - отмечал Горячкин В.П., влечет «более значительное насыщение материала энергией, а следовательно, и увеличенное соответственно напряжение, увеличение производительности, улучшение качества работы, легкость конструкции, равномерность движения».

Исходя из этого фундаментального принципа совершенствования техники были выполнены исследования по обоснованию скоростных процессов вспашки, посева, сепарации грубого вороха и сортирования семян на базе центробежных сепараторов и др. В то же время многие технологические троцессы сельскохозяйственных машин базируются на традиционных солебательно-поступателъных перемещениях при малых рабочих скоростях. К шм относятся разделение многокомпонентного зернового вороха, очистка и юртирование зерна в поле сил тяжести на решетных, воздушно-решетных и шевмогравитационных сепараторах. Прогнозные оценки развития этих [роцессов показывают, что эволюционные принципы их совершенствования и ювышения рабочей скорости исчерпаны.

Интенсификация указанных процессов может быть достигнута путем спользоваши гшевмоцентробежного способа, при котором разделение вороха а фракции осуществляется в закрученном двухфазном потоке. При этом эздаются условия для значительного увеличения объемной плотности энерго-массообмена и более эффективного использования рабочего пространства гпараторов. Несмотря на определенные достоинства, пневмоцентробежное ¡парирование внедряется медленно, что объясняется отсутствием общих ;хнологических основ, позволяющих выбирать тип, конструктивно-¡хнологические параметры и режимы работы пневмоцентробежных ¡параторов, области их применения.

з

Таким образом, разработка принципов и технических средств певмоцентробежного сепарирования зернового вороха и создание на их базе принципиально новых высокопроизводительных сепараторов, обеспечивающих снижение потерь зерна и повышение качества посевного материала, актуальна и является важной научно-технической проблемой сельскохозяйственного производства.

Решению этой проблемы посвящена диссертация. Исследования и разработки, составляющие основу диссертации, выполнены в 1972... 1996 гг. лично соискателем, а также руководимым им научным коллективом, в состав которого в разные годы входили преподаватели и инженерно-технические работники кафедры "Сельскохозяйственные машины" ТСХА (Косицын И.И., Горбачев И.В., Куклин Г.С., Куклина И.Н., Пикулев С.А., Литеяев Н.И.), аспиранты (Молотков Л.Н., Бабаев М.М., Сиротин A.B., Царегородцев А,Ю., Брикман Р.В., Панасенко В.Е., Калинкин Е.А., Богиня М.В., Ахмад ФА., Вишняков А.А); студенты (Кучевасов И.В., Танцырев A.A., Седых В.А. и др.). Исследования проводились во исполнение заданий научно-технических программ ГКНТ, МСХ СССР, МСХ РСФСР, хоздоговорных и инициативных НИОКР. Автор благодарит Генерального конструктора зерноуборочных машин Ярмашева Ю.Н., работников ГСКБ (г.Таганрог) и ПО «Тульский комбайновый завод» за помощь при выполнении исследований.

Цель и задачи исследований. Обосновать и разработать технологические процессы сепарирования зернового вороха, сортирования и скарификации семян в закрученном двухфазном потоке и создать на их базе рабочие органы, обеспечивающие снижение потерь зерна при уборке и повышение качества семян при подготовке их к посеву.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:

1.Провести анализ, систематизацию и классификацию пневмосепараторов зернововго вороха и определить способы повышения делимости зернового вороха в воздушном потоке. Обосновать перспективные схемы пневмоцентробежных сепараторов (ПЦС).

2. Используя методы математического моделирования, исследовать движение частиц зернового вороха в рабочем канале перспективных пневмоцентробежных сепараторов, обосновать рациональные значения их конструктивных параметров.

3.Установить экспериментальные зависимости показателей качества работы пневмоцентробежного сепаратора от конструктивных и кинематических параметров, режимов работы, состава и состояния вороха и определить их оптимальные значения.

4.0босновать конструктивно-технологические схемы зерноуборочного комбайна и стационарного ворохоочистителя с пневмоцентробежным сепаратором зернового вороха и определить их эффективность в лабораторных и полевых условиях.

5.Обосновать параметры автономных терочно-сепарируюгцих устройств, снабженных пневмоцентробежным сепаратором, для зерноуборочного комбайна и стационарной клеверотерки и определить их эффективность при уборке семенных посевов бобовых трав и обработке их невеяного вороха на стационаре.

6.Разработать и обосновать параметры пневмовихревого скарификатора и гидросепаратора семян. Провести их испытание и определить эффективность.

7.Разработать рекомендации для проектирования пневмоцентробежных сепараторов, пневмовихревого скарификатора и гидросепаратора семян.

Объект исследований. Исследованию подлежали процессы взаимодействия компонентов зернового вороха с закрученным воздушным потоком и элементами рабочей камеры пневмоцентробежного сепаратора, пневмовихревого скарификатора и терочно-сепарирующего устройства, рабочие органы, макетные и опытные образцы разрабатываемых машин.

Методы исследований. В основу разработок положен расчетно-экспериментальный метод. Поставленные задачи решены с позиций системного подхода, при этом использовали теории движения частиц зернового вороха по поверхности рабочих органов сельскохозяйственых машин, в потоке воздуха и жидкости, теорию подобия, теорию удара, положения теории вероятностей, методы математического и физического моделирования. Экспериментальные исследования и полевые испытания указанных объектов выполнены с использованием методов планирования экспериментов и статистической обработки результатов измерений, стандартных и оригинальных методик. Разработано математическое и программное обеспечение для выполнения с помощью ПЭВМ необходимых расчетов.

Научную новизну составляют. Процессы и средства пневмоцентробежного сепарирования зернового вороха и скарификации семян

в закрученном воздушном потоке.

Научная ценность. Направления интенсификации сепарирования зернового вороха в воздушном потоке; метод технологического воздействия на компоненты зернового вороха, сочетающий использование динамики закрученного воздушного потока, аэродинамических свойств и инерционности частиц с разделением их по размерам на пальцевых решетках, оптимальной ориентацией частиц к стоку воздуха, динамической осадкой на перепадах между каскадами, многократным воздействием воздушного потока с возрастающей интенсивностью, скарификацией семян при движении их по внутренней поверхности вихревой камеры; математические модели, описывающие движение частиц вороха в камере сепарации трех вариантов ПЦС; расчетный метод оптимизации конструктивных параметров и режимов работы ПЦС по степени рассеяния траекторий двух частиц вороха, критическая скорость которых соответствует крайним значениям этого показателя для всей их совокупности; зависимости для определения технологических показателей пневмоцентробежных сепараторов, пневмовихревого скарификатора и гидросепаратора семян.

Достоверность основных положений и рекомендаций подтверждена экспериментальными данными натурных испытаний, положительными результатами ведомственных и государственных испытаний макетных и опытных образцов машин с новыми рабочими органами, разработанных с участием соискателя.

Практическая ценность исследовании. Практическую ценность имеют результаты, реализованные в виде:

- научных отчетов и рекомендаций по результатам исследований различных схем пневмоцентробежных сепараторов, обоснованию их конструктивных параметров и режимов работы, переданных ГСКБ по комплексам машин для уборки зерновых, риса, семенников трав и стационарного обмолота (г. Таганрог), КБ ПО «Тульский комбайновый завод» г. Тула, ГСКБ по комплексам зерноуборочных машин ПО «Россельмаш» (г.Ростов-на-Дону), ГСКТБ ПО «Воронежсельмаш» (г.Воронеж) и КБ ПО "Красноярский комбайновый завод" (г. Красноярск), СКФ ВИМ (г. Армавир);

методики технологического расчета пневмоцентробежных сепараторов;

- технической документации; опытных и макетных образцов

зерноуборочного комбайна с одно- и двухпоточной очисткой, включающей пневмоцентробежный сепаратор; приспособления к зерноуборочным комбайнам для уборки семян трав, стационарного ворохоочистителя, клеверотерки, пневмовихревого скарификатора семян, гидроцентробежного сепаратора для выделения семян клевера из влажного вороха, прошедших предварительные и государственные испытания на МИС, производственную проверку в хозяйствах и получивших положительную оценку; новизна разработок защищена 30 авторскими свидетельствами и патентами на изобретения;

- материалов, изложенных в учебных программах, учебниках и учебных пособиях для с/х вузов, рекомендациях МСХ РСФСР и статьях, опубликованных в научно-практических журналах,

выставочных образцов пневмоцентробежного сепаратора и приспособлен™ для уборки семян трав, демонстрировавшихся на ВДНХ СССР з 1982.. 1987 годах, по итогам этих демонстраций соискатель награжден золотой л серебряной медалями.

Апробация работы. Материалы исследований доложены в 1972... 1996 т. на международных, союзных, республиканских и вузовских научных и гаучно-практических конференциях, координационных совещаниях по гроблемам механизации процессов уборки зерновых культур и семян трав, тучно-технических советах Минсельхоза РСФСР, Госсельхозтехники и Линсельхоза УССР, Госагропрома БАССР и конструкторских организаций. Управления исследований и их результаты получили одобрение ученых и пециалистов.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 85 ечатных работах, в том числе 4 учебника для вузов, 30 патентов и авторских видетельств на изобретения, 5 зарегистрированных научных отчетов. Учебник Сельскохозяйственные машины» (в соавторстве с А.Н. Карпенко и А.А. гленевым) издан на арабском языке и используется в ряде стран Ближнего остока.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Разработка ппевмо центробежных сепараторов зернового вороха.

1.1. Состояние проблемы и основные направления ее решения.

В настоящее время комбайновая технология уборки зерна является

основной и по прогнозам будет доминировать в обозримом будущем.

Усилиями многих поколений ученых и конструкторов в комбайностроении достигнут значительный прогресс. Существенный вклад в это внесли отечественные ученые и конструкторы: Горячкин В.П., Василенко И.Ф., Пустыгин М.А., Изаксон Х.И., Колганов К.Г., Четыркин Б.Н., Антипин В.Г., Алферов С.А., Кленин Н.И., Гаврилов В.П., Ярмашев Ю.Н., Мещеряков И.К., Русанов А.И., Серый Г.Ф., Жалнин Э.В. и др., а ~аюке зарубежные ученые: Арнольд Р., Файфер П., Аймер М., Хербстхофер Ф., Баадер В., Джонсон П., Малерж И., Георгиев И. и др.

Разработан и практически реализован типоразмерный ряд зерноуборочных комбайнов нового поколения с пропускной способностью 1,5; 3; 6; 7,5; 9 и свыше 10 кг/с, что расширило возможности эффективного использования комбайнов в. зависимости от урожайности, объемов производства зерна, состояния посевов и конфигурации полей. По техническому уровню комбайны нового поколения превосходят предыдущие и отличаются большим разнообразием компоновочных решений, принципов обмолота и сепарации зерна. Принципиальной особенностью нового этапа в развитии комбайностроения является частичный отказ от классической схемы молотилки и существенная интенсификация вымолота и сепарации зерна из грубого вороха. В меньшей степени интенсификация коснулась очистки, необходимая пропускная способность ее достигнута в основном за счет увеличения габаритов и совершенствования аэродинамики воздушной системы. Новые комбайны имеют достаточно большой запас по пропускной способности молотильно-сепарирующих устройств (МСУ) при недостаточном запасе сепарирующей способности очистки, т.е. очистка является сдерживающим фактором для повышения производительности комбайна и снижения потерь зерна. Имеется необходимость ее модернизации и совершенствования.

При несомненных достоинствах воздушно-решетная очистка имеет ряд недостатков, которые не устраняются при ее модернизировании. К ним относятся: сложность конструк ции, чрезмерная чувствительность к перегрузкам, продольным и поперечным наклонам, изменениям кинематического режима, состава и состояния вороха.

Интенсификация сепарирования зернового вороха в зерноуборочных комбайнах может быть достигнута изысканием более совершенных процессов, изменением структуры штоков продуктов обмолота и новых компоновочных

решений. Анализом, проведенным в работах [3, 4, 20, 40] определено и оценено несколько направлений повышения эффективности сепарации зернового вороха.

1 .Обогащение зернового вороха до поступления на решета очистки.

2.Разделение вороха, поступающего от МСУ и соломосепаратора, на два потока и сепарация их на параллельно работающих очистках.

3.Разделение и оптимизация режимов процессов сепарирования зерна через слой и решето и транспортирования вороха по решету.

4.Выделение свободного зерна из потока необмолоченных колосков до поступления его ка домолот.

5.Разгрузка очистки от вороха, поступающего из домолачивающего устройства, путем сепарации его на дополнительной очистке.

б.Замена воздушно-решетной очистки безрешетным сепаратором.

7.Снижение требований к чистоте зерна и переход от очистки зерна комбайном к обогащению зернового вороха с последующей доработкой его на стационарных зерноочистительных агрегатах.

8.Сбор невеяного вороха с последующей обработкой его на стационарном ворохоочистителе. При этом предполагается упрощение полевых уборочных машин, многократное увеличение их производительности и поступление на стационарный пункт зернового вороха с высоким (до 50% для зерновых и до 80% для семенников многолетних трав) содержанием половы и мелкой соломы.

9.Сепарация зернового вороха, собранного очесом, до и после обмолота.

Разработка способов реализации направлений 1-4 посвящены работы

Русанова А.И., Алферова С.А., Жалнина Э.В., Анисимова В.А., Клентаа Н.И., Бердышева В.Е., Косилова Н.И., Урайкина В.М., Кутепова Б.П., Тарасенко А.П. и др. Реализация направлений 5-9 связана с разработкой скоростных способов сепарирования зернового вороха, базирующихся на принципе суперпозиции сил различной физической природы.

В работах Листопада Г.Е., Авдеева Н.Е., Бородая В.И., Ветрова Е.Ф., Гфэмаша Н.Т., Гончарова Е.С., Зюлина А.И., Кубышева В.А., Косилова Н.И., Пре'кериса В.Г., Липковича Э.Й., Еругина А.Ф., Таруппсина В.И., Шидловского Ю.М., Косева Н., Г. Денца, К. Сайпаула, С. Хубера, Е. Халминга, Д. Джонсона, и др. разработаны принципы и средства центробежного и пневмоинерционного сепарирования зернового вороха, решены технические задачи по использованию их на зерноуборочных комбайнах и стационарных

зерноочистительных машинах. Исследования, проведенные и опубликованные автором в период с 1972 по 1996 гг. позволяют по новом)' подойти к реализации направлений 5 - 9 на базе соединения центробежного и пневматическогс сепарирования зернового вороха в едином цикле и существеннс интенсифицировать процесс в пространстве и времени за счет повышения объемной плотности энерго-и массообмена.

1.2.Классифнкация пневмосепараторов зернового вороха

В порядке обобщения ранее выполненных исследований и анализа патентной информации нами была предложена классификация пневмосепараторов зернового вороха с учетом динамики процесса и свойств обрабатываемого материала [4, 6, 11, 25, 8, 39]. С учетом сил действующих на частицы вороха, пневмосепараторы разделены на 5 групп (рис.1): пневмогравитационные, пневмоимпульсные с поступательным ленточным ускорителем, пневмоимпульсные с вращательным роторным ускорителем, пневмоцентробежные с вращающейся средой и пневмоцентробежные с вращающейся камерой сепарации.

В пневмогравитационных сепараторах (группа Ъ\) на частицу вороха действуют силы: тяжести О и аэродинамическая Ы, скорость ввода материала и0 в камеру сепарации не превышает 0,2...,0,3м/с, а скорость воздушного потока V должна быть меньше критической скорости зерна У,ф т.е. соотношение .

В связи с этим рабочий процесс пневмогравитационных сепараторов невозможно интенсифицировать за счет увеличения V.

В пневмоимпульсивных сепараторах (групп Ъх и Ъъ) ворох вбрасывают в камеру сепарации ленточным или роторным метателем. На частицу вороха действуют те же силы, а скорость ввода материала в камеру сепарации Ц) может быть сколь угодно большая, а следовательно, частица будет обладать запасом кинетической энергии ти20/2, достаточной для преодоления сопротивления воздуха. В таких сепараторах Х>1. "Увеличивая скорость воздуха и скорость вбрасывания, можно интенсифицировать рабочий процесс. Однако при этом возрастают размеры камеры сепарации.

В пневмоцентробежных сепараторах (групп Ъ* и на частицы вороха действуют силы: тяжести С, трения Р, аэродинамическая Я, центробежная Р„ и кориолисова Рк. Придавая частицам вороха и воздушному потоку вращательное движение с любой угловой скоростью, можно увеличить скорость фильтрации воздуха через слой частиц до значений, при которых к» 1. Камера сепарации имеет кольцеобразную форму, а габариты ПЦС значительно меньше, чем у пневмоимпульсных, при одинаковой их пропускной способности. Число групп пневмосепараторов может быть расширено за счет включения в динамику процесса дополнительных сил, например, пондеромоторных, действующих на диэлектрические частицы вороха в неоднородном электрическом поле.

По направлению стока воздушного потока выделено три подгруппы сепараторов: с вертикальным (вверх или вниз) X), горизонтальным Хг и наклонным Хз движением воздушного потока.

В качестве признака класса У признано целесообразным использовать способы усиления делимости смеси на компоненты в воздушном потоке с учетом свойств частиц вороха. Это предварительное расслоение вороха (сегрегация) Уь динамическая осадка на пальцевых решетках Уг, разделение по длине частиц Уз, ориентация частиц в потоке воздуха Уа, многократное воздействие воздушного потока с возрастающей интенсивностью У5, другие способы ^усиления делимости смеси.

Рассмотрены возможные варианты реализации в конструкциях пневмосепараторов признака У;. Известно, что вынос воздушным потоком легких частиц через границы разделения (камеру сепарации) пропорционален концентрация их у этих границ. Однако такой эффект имеет место только при четком и устойчивом перераспределении и расслоении вороха до поступления его в зону сепарации. Кроме того, в зоне сепарации важно исключить условия стесненного движения (толстым слоем) частиц вороха, при котором частицы оказывают взаимное влияние друг на друга и усиливают случайный характер процесса, что нежелательно. С учетом сказанного ворох необходимо подавать в зону сепарации тонким слоем и разрыхленным. Поэтому пневмосепараторы следует снабжать устройством для разгона и расслоения вороха. Устройство для разгона вороха, как отмечено выше, встречается в ряде конструкций пневмосепараторов групп устройство для расслоения реализованы

только в сепараторах группы Ъ4.

Зерновой ворох состоит из частиц различных размеров. Это свойство следовало бы использовать в пневмосепараторах, так как различие в размерах зерна и соломистых частиц значительно. Разделение по размерам можно, например, осуществить при установке в камере сепарации пальцевых решеток для отвода длинных частиц в зону транспортирования соломистых примесей.

Применение пальцевых решеток позволяет также реализовать в пневмосепараторах способ динамической осадки. Суть этого способа заключается в том, что ворох выбрасывается со скоростью на поверхность пальцевых решеток под острым углом. При этом происходит взаимное смещение соломистых частиц и зерна в потоке вороха, торможение соломистых частиц и их скольжение по поверхности пальцевой решетки, проход зерна через решетку. Торможение соломистых частиц снижает их скорость с 111 до и2 и, следовательно, кинетическую энергию на величину ш(и!2-и22)/2. Это способствует более эффективному выносу соломы воздушным потоком. Однако динамическая осадка и разделение вороха по размерам частиц не нашли применения в конструкциях пневмосепараторов.

Их реализация возможна в первую очередь в пневмоцентробежных сепараторах группы 24, Ъь. Причем в пневмосепараторах группы имеется возможность установить каскад пальцевых решеток. Заслуживает внимания применение в пневмосепараторах устройств, для ориентации частиц длинной осью поперек стока воздуха и многократного воздействия воздушного потока на частицы вороха с возрастающей интенсивностью. Анализ показывает, что в пневмоцентробежных сепараторах группы Z4 наиболее вероятное расположение частиц соломы во вращающемся потоке воздуха длинной осью по концентрическим окружностям, т.е. под углом ас=я/2 к направлению стока воздуха. В сепараторах групп 2А и могут быть реализованы принципы многократного воздействия воздушного штока с возрастающей интенсивностью, Суть его заключается в том, что при движении в камере сепарации ворох многократно пересекает воздушные потоки, скорость которых возрастает по ходу движения вороха.

Перечисленные способы усиления признаков делимости зернового вороха могут быть дополнены другими приемами или устройствами, повышающими

эффективность рабочего процесса.

На основании проведенного анализа разработана классификационная таблица (рис.1), охватывающая, как известные, так и неизвестные, но возможные, схемы и конструкции пневмосепараторов.

Структура таблицы позволяет прогнозировать развитие пневмосепараторов зернового вороха и синтезировать новые конструкции их. Примером такого синтеза является три варианта пневмоцентробежных сепараторов, разработанных нами в ТСХА, конструктивные элементы которых защищены 16 авторскими свидетельствами и патентами на изобретение.

1.3. Моделирование процесса разделения вороха в камере сепарации ПЦС и оптимизация ее базовых параметров.

Движение зернового вороха в закрученном двухфазном потоке весьма сложно и определяется совокупным воздействием многих факторов, полный учет которых не представляется возможным. Теоретические исследования подобных процессов сводятся к математическому описанию и анализу течения потока в целом или движения изолированной частицы при некоторой идеализации и упрощении реального течения несущей среды. С учетом сказанного при исследовании разделения вороха в камере сепарации ПЦС нами применен метод математического моделирования движения единичной частицы, вороха при следующих допущениях: частицы представляют собой тело шаровидной формы диаметром ¡3 и массой т, физико-механические свойства материала и среди, (коэффициент трения £ коэффициент сопротивления среды, масса частиц и др.) не изменяются, вращение частиц и их взаимодействие отсутствуют. В общем виде на частицу в закрученном двухфазном потоке действуют силы: тяжести 0=т§; аэродинамического сопротивления 11=к7грс12 иот2/4; центробежная Рц=то)2г, кориолисова Рк=2исиг; нормального давления И; трения Здесь к, р,У коэффициент

сопротивления, плотность и скорость движения среды (воздуха) соответственно; и - скорость движения частицы; а и г - угловая скорость и

радиус траектории ее вращательного движения; шс - угловая скорость вращения среды в камере сепарации; иот - скорость обтекания частицы потоком воздуха; и, - радиальная компонента скорости частицы; f -коэффициент трения.

При моделировании решается задача описания движения частиц и оптимального проектирования геометрических и аэродинамических параметров камеры сепарации. Для эффективного функционирования ПЦС при гиперкритических режимах обтекания частицы воздухом оптимальными могут быть параметры камеры сепарации и режимы течения среды, которые обеспечивают:

- наиболее благоприятные условия для рассеяния пучка траекторий разделяемых компонентов;

- устойчивое движение зерна по стенке камеры сепарации или вблизи нее к выгрузному отверстию;

- отрыв частиц незерновой фракции от стенки в начальной стадии процесса и устойчивое их движение к точке стока воздуха.

Исходя их такого представления желаемого образа камеры сепарации и необходимости учета многих факторов, ее оптимизация сводится к решению сложной многокритериальной экстремальной задачи.

Для ее решения использовали метод последовательной частной оптимизации, при которой оптимальные значения параметров определяются не одновременно, а поэтапно.

Для выбора обобщенного критерия оптимизации использовали методологический подход, предложенный Летошневым М.Н. для оценки степени рассеяния траекторий частиц в горизонтальном воздушном потоке. Суть его заключается в определении и сравнении координат двух частиц вороха (далее тяжелая и легкая), критическая скорость которых соответствует крайним значениям этого показателя для всей их совокупности.

Для использования этого метода при оптимизации изучаемого процесса разработан безразмерный комплекс - коэффициент рассеяния КР=(Х1-Х2)/Х, где Х1 и Х2 координаты «тяжелой» и «легкой» частиц; X - текущая базовая координата конусной камеры сепарации (радиус стенки или высота).

Очевидно, что при Кр—>1 имеют место благоприятные условия для разделения зернового вороха на компоненты: траектории их максимально удалены одна от другой. При КР—>0 траектории крайних частиц сближаются, что затрудняет их раздельный отвод из зоны сепарации. Предложенный метод был реализован при исследовании движения частиц вороха в камере сепарации трех вариантов ПЦС [3, 9, 32, 33,38,42, 55].

Ниже приведены математические модели, их решение и анализ полученных результатов.

ПЦС о вертикальным вверх стоком воздуха.

Первый вариант ПЦС. Камера сепарации имеет форму усеченного конуса, радиус основания которого г0. Сверху в камеру вводится закрученный двухфазный поток, состоящий из частиц вороха и воздуха. Начальные параметры потока: Уо и и0 - соответственно скорость воздуха и частицы: уо и 80- соответственно угол между векторами Уо и иа и касательной к основанию окружности конуса. Через перфорированную поверхность конуса всасывается дополнительный поток воздуха. Образовавшийся из двух потоков вихрь с угловой скоростью юс стекает со скоростью Ус по направлению к вентилятору, установленному в точке О выше зоны загрузки. Частицы, взаимодействуя с воздушным потоком, совершают по поверхности конуса или вблизи него винтовые движения со скоростью и до выхода из камеры через нижнее

/

я

1

Рис.2 Схема сил, действующи на частицы в камере сепарации

Рис.3 Траектории частиц вороха в камере сепарации.

отверстие /зерно/ или отрыва ее от поверхности конуса и выноса ее потоком воздуха к вентилятору /полова/.

Дифференциальные уравнения этого движения, пользуясь рис. 2, в цилиндрической системе координат г, т, ъ с учетом действия указанных сил после соответствующих преобразований и подстановок запишутся так:

У^гф2 --1_|(7от|(Кг -гЬМкяа + ^/И;

Укр

у\р ц

Аг . _ ¿(р _ • _ сЬ .

л"=Г' л"=2'

гдг\иот\ = ^(Уг-г)2 +(КГ -г^)2 + (Г2 -I)2; (2) —~~гр2соза + ¡^от-г)со8Я—-г)5ша-г8та;(3)

и = ф2 + г2ф2 +г2; (4) г

+ о)2 ^ " -¡г2+(г +г о)5

К, = -Кс -Т==========; = -К, --; = ®сг; (5)

шс- угловая скорость вращения наружного вихря.

На основании анализа измерений лазерным анемометром поля скоростей модели ГГЦС (г0=0,325 м; а=0,52;0,79,'1,0 рад) принято, что воздушный поток в наружном вихре вращается по закону твердого тела, т.е.

го

= сом! (6)

Для анализа результатов вычислений и определения оптимальных значений базовых параметров ПЦС в модель (1) в качестве критерия оптимизации введен коэффициент рассеяния:

где г,- и га - координаты точек перегиба (¿=0) траекторий «тяжёлой» и «лёгкой» частиц; Ь - высота конуса.

Полученная математическая модель решена методом Рунге-Куй на ЭВМ по разработанной программе. Численная реализация модели выполнена при широком диапазоне варьирования следующих параметров: го=0,325..Д5 м, а=0,65...1,05 рад, (>=0,5.„4 мЗ/с, и0=3...1б м/с, 9=0...52 рад., Уа=3...1б м/с, у0=О...О,28 рад, f =0,2...0,7, р0=0,Ю5...0,314 рад.

Были рассчитаны параметры траекторий для пяти характерных частиц (Укр=1,5; 4,0; 4,6: 6,0; 10,0 м/с), которые представляют основные компоненты зернового вороха и определены значения коэффициента рассеяния Кр для следующих крайних значений Укр 1,5... 10 м/с и 4,6... 10 м/с.

Первый вариант отражает состав вороха при очистке зерна, второй - при сортировании.

По результатам вычислений построены траектории движения компонентов (рис.3),выявлен характер их движения установлены зависимости коэффициента рассеяния от изучаемых факторов (рис,4а и 5а) и определены рациональные диапазоны варьирования значений основных параметров ПЦС, при которых Кр=тах.

Оценка адекватности описания математической моделью процесса сепарирования в камере разделения ПЦС проведена на физической модели Го=0,325 м при обработке зернового вороха пшеницы сорта "Мироновская-808. Была проведена серия однофакторных экспериментов и определены зависимости качественных показателей (П - потери зерна в полове:, Ч -чистота зерна после обработки) от параметров а, 0,11с, 0о, Уо-

Графики зависимостей П и 4={'(а) и П и Ч=1Щ) представлены на рис.4б и 56. Сопоставление результатов теоретических и экспериментальных исследований свидетельствуют, что оптимальные значения указанных параметров в обеих сериях близко совпадают. Следовательно, модель адекватна и может быть рекомендована для расчетов при проектировании ПЦС.

Анализируя результаты вычислений можно отметить, что основными параметрами, определяющими динамику процесса пневмоцентробежного сепарирования зернового вороха, степень рассеяния траекторий частиц и эффективность их разделения на компоненты являются: а, 0, и0,6, У0,у0.

Л ы

х

¿г

я

а

п

1П

г? 51 1,115 рау.

Рис.4 Зависимость коэффициента рассеяния (а) н качественных показателей (б) от угла полураствора конуса а: 1,2 и 3 -расход воздуха О - 1,75; 2,0 и 1,5 м3/с; 4 и 5 подача половы 0,9 и 1,5 кг/с; го=0,325 м.

пг и к и

с ^1

я / Г

4.1 я

в

1,1! и 5 /а

Рис.5 Зависимость коэффициента рассеяния (а) и качественных показателей (6) от расхода воздуха С>: го=0,325 м; а=0,78 рад; 1 - кт/с; 2 - Яг,=0,9 кг/с.

Следовательно управлять процессом сепарирования в нужную сторону возможно любым из перечисленных параметров или вместе взятыми. Учитывая, что регулировка параметров а, 0О, Уо, сопряжена с необходимостью конструктивных изменений в разрабатываемых ПЦС следует реализовать оптимальные значения указанных параметров, а режим работы ПЦС регулировать изменением значений параметров Ц* в зависимости от 1эродинамических свойств семян, состава и состояния вороха.

Расход воздуха регулируется режимом вентилятора, а среднее значение 2 определяется следующим выражением:

<3 = 4у,сргЗ, («)

где Укр - критическая скорость частиц компонентов вороха, соответствующая граничным значениям этого параметра разделяемых фракций.

Для управления процессом сепарирования изменением параметров 1Г0» Уо разработан комбинированный способ разгона двухфазной смеси в высокоскоростной вращающийся поток и ввода его в камеру сепарации [24, 33, 38, 62].

12 3 4

* Х Р

Рис.6 Схема ПЦС с роторным ускорителем: 1 - конфузор; 2 - ротор; 3 - жалюзи; 4 - шнек; 5 - корпус; 6 - лопасть; 7 - камера сепарации; 8 - каскадный конус.

Рис.7 Схема сил, действующих на частицы в камере разгона.

Суть его заключается в совместном воздействии на частицы вороха лопастями вращающегося ротора и воздушным потоком. Ротор 2 (рис.6) размещен в цилиндрическом корпусе 5, установленном над конусной камерой сепарации 7. Лопасти 6 закреплены на наружной поверхности ротора под углом уя к образующей ир, к радиусу. Между боковой кромкой лопастей и цилиндром имеется зазор 5Л.

В камеру разгона ПЦС ворох подается шнеком или другим транспортером, а разгоняется и раскручивается в высокоскоростной поток вращающимся лопастным ротором и создаваемым им воздушным потоком.

После отделения от лопасти частицы движутся по внутренний поверхности или вблизи нее по винтовым траекториям, расходящимся веером от зоны загрузки, т.е. имеет место их рассеяние. За показатель рассеяния Кр при сходе вороха с нижней кромки цилиндра принято отношение Кр=Ь/тЮ, где

Ь - длина дуги, на которой ворох сходит с нижней кромки цилиндра, т:0 -длина его окружности. Очевидно, что при Ь=лО коэффициент К=1. В этом случае ворох сходит в камеру сепарации по всему периметру корпуса, что обеспечивает наиболее благоприятные условия для разделения вороха на компоненты. При Кр<1 ворох подается в сектор, а при Кр>1 происходит наложение потоков вороха при входе в камеру сепарации, эффективность сепарации при этом снижается. Для определения зависимостей показателя КР от высоты цилиндра Нк, скорости Ц) и угла 0О ввода вороха в камеру разгона, скорости Уо и угла у0 наклона к горизонтали вектора скорости воздушного потока рассмотрено движение частицы М вороха (рис.7) после ее отделения от лопасти при следующих допущениях: скорость частицы и после ее отделения от лопастей равна окружной скорости лопасти, частица отделяется от лопасти по нормали, мгновенно достигает поверхности неподвижного цилиндра и движется по ней безотрывно (N>0), воздух в цилиндре движется со скоростью V, вектор которой направлен под углом у к горизонтали.

Дифференциальные уравнения этого движения, пользуясь рис.7, в цилиндрической системе координат при действии сил: тяжести, трения, аэродинамической, центробежной запишутся так:

Уравнения (9) нелинейные и их решение возможно только численными

моделирования движения частиц вороха во вращающемся воздушном потоке по поверхности цилиндра разработан алгоритм. Программная реализация алгоритма решения уравнения (9) на ЭВМ выполнена при следующих значениях параметров: 0=0,5...1,0 м;' У0, =10...16 м/с; у0=0...0,35 рад; Укр=0,75...11,5 м/с; Но =4... 16 м/с; 0о=О...О,35 рад. За критерий оптимизации

методами. Нами использован метод Рунге-Куй.. Для решения уравнений и

параметров принят коэффициент рассеяния Кр.

Обработка результатов вычисления «оказала, что на величину Кр наибольшее влияние оказывает высота цилиндра (рис.8), угол уо (рис.9) и модуль скорости воздушного потока. Интенсивность возрастания Кр по высоте цилиндра зависит от его диаметра, с увеличением последнего она снижается. Следовательно, отношение диаметра О цилиндра к его оптимальной высоте Н имеет нелинейную зависимость от Б, поэтому выбирать эти параметры на основании простого геометрического подобия нельзя.

Следует пользоваться номограммой (рис.8). С целью уменьшения вертикальных габаритов сепаратора при Б>0,8м целесообразно использовать двухстороннюю загрузку, высоту корпуса Н следует выбирать из условия Кр=0,5.

Модуль и направление скорости воздушного потока в кольцевом канале камеры разгона зависит от частоты вращения ротора пр и угла у„ установки лопастей относительно образующей ротора.

К,

Ю.Ы 1.4

и 1.а и 0! м;

//

Рнс.8 Зависимость высоты корпуса Н от диметра Б и коэффициента Кр

Рис.9 Зависимость коэффициента Кр от углауо и высоты корпуса Н.

Измерениями лазерным анемометром установлено, что тангенциальная составляющая скорости воздушного потока Ух по мере приближения от кромок лопастей к поверхности корпуса снижается. Для практических расчетов можно принять

У,=лпрГр/30, ау=(0,6.. ,0,75)ул, (10)

где Пр - частота вращения ротора, гр - его радиус.

Максимальное рассеяние вороха достигается при Ут=10...12 м/с и Уо=0,09...0,18 рад (у„=0,14...0,28рад). Для исключения травмирования зерна при

ударе необходимо соблюдать условие 7трГр/30<ия, где ид - порог дробимости зерна. Автором предложена методика, разработан и изготовлен дисковый классификатор дробимости зерна, с помощью которого установлен диапазон варьирования ид (10,..13 м/с для семян гороха; 16...20,5 м/с для пшеницы) [13, 4, И].

На основании выполненных расчетов и их анализа определены уровни варьирования численных значений исследуемых параметров комбинированного способа разгона вороха. Для ПЦС 0=0,65м, Нр=0,4..0,45 м, Н=0,45...0,55м; 1=6...8; ул=0,14...0,28рад; пр=330...400мин"'.

Сопоставление результатов теоретических и экспериментальных исследований, выполненных на модели ПЦС О =0,65 м, дало хорошую их сходимость. Минимальные потери зерна ( П<=0,5%) получены при следующих значениях исследуемых параметров: Н=0,525 м, Нр=0,45м; 1=8, уя=0,21рад; пр=350 мин4 угол наклона образующей конусного ротора у=0,21 рад, кольцевой зазор 6=0,03 м.

Второй вариант ПЦС. Камера сепарации выполнена в виде усеченного конуса, обращенного большим основанием вверх, а боковая поверхность его -прозрачна для фильтрации воздуха (составлен из каскада конических колец,

ис.10. Схема сил, действующих на частицы Рис.11. Траектории частиц вороха камере сепарации ПЦС с вертикальным вниз в камере сепарации ПЦС: 1 - У,ф=1,5 м/с; •оком воздуха 2 - Укр=4,0 м/с; 3 - Укр=4,6 м/с;

4-^=6,0 м/с; 5-Укр=10 м/с.

Частица М массой ш вбрасывается с начальной скоростью U0 под углом 0 (рис.10) в камеру сепарации и движется по внутренней поверхности конуса сверху вниз по криволинейной траектории F(r,x,z,t) до момента схода ее с нижней кромки конуса (1-й случай), или отрыва её от поверхности конуса (2-й случай). При движении частицы по поверхности конуса и после ее отрыва на нее действует воздушный поток, вращающийся вокруг оси конуса с угловой скоростью сос и стекающий со скоростью Vc к точке О, в которой установлена приемная труба, соединенная с всасывающим коллектором вентилятора. Место установки трубы располагается ниже точки ввода частицы в камеру сепарации на расстоянии Z0=8h (h=ro/tga - высота конуса; 0<5<1) от вершины конуса.

Система дифференциальных уравнений движения частиц, пользуясь рис.10 в цилиндрической системе координат при действии сил тяжести, трения, аэродинамической, центробежной и кориолисовой сил инерции запишутся так:

г = г<р2+~^-|UOT|(Vr - г) - NCOS a ¿fN';

Vip |U|

. * = (И)

Vxp ro 14

dr dtp dz

— = r; — = m; — = 2, .dt dt v dt

где UOT - скорость обтекания частицы потоком воздуха,

lu! - абсолютная

скорость частицы, Vr,Vt,Vz -радиальная, тангенциальная и осевая составляющая скорости воздушного потока.

uoT=,!i Vf

111

+ 1 v -Гф I

+ V -i Z

(12)

Vr = -Vc-

VZ = V,

VT = cocr; z = h-(z„ + z0); oc ;

V0 cosy0

: COnSt.

(13)

(14)

(15)

Величину нормального давления находим, проектируя все силы на нормаль к поверхности конуса в точке нахождения частицы, при условии, что частица находится на поверхности конуса. После преобразований уравнение для вычисления N запишется так:

jV = N = pjfy.-r^eata-^pjfy, -z)sina-gsina. (16)

Скорость Ус стока воздушного потока в точке М с учетом принятой схемы его течения через поверхность шарового сегмента (радиус сферы К<;ф=ОМ, радиус основания сегмента г) определяется из выражения:

Vc = -

2^с2ф

1--

Ясф

(17)

где <3 - расход воздуха, *|/ -коэффициент скважности вороха, т.\ - высота сегмента.

Отличительной особенностью рассматриваемой схемы ПЦС является то, что все частицы зернового вороха движутся вниз и на заключительной стадии процесса пересекают плоскость сечения, проходящего через точку О. С учетом отмеченного коэффициент рассеяния определяется из выражения:

в

№

Ц-

№

i) И« V Ц/f,

Рис.12. Изменение коэффициента рассеяния Кр в зависимости от: а - угла полураствора конуса а; 5 - расход воздуха Q; б - отношения Talb. (ro=0,3 m-.V^US.-.M м/с; £=0,4).

Полученная совокупность выражений (11...18) являегся математической моделью процесса пневмоцентробежного сепарирования зернового вороха, которая связывает конструктивные (r0, a, Zo/h) и кинематические (r,<p,z) параметра ПЦС с аэродинамическими (V^) и физико-механическими (f) свойствами компонентов. При численной реализации модели на ЭВМ изучаемые факторы варьировали в пределах г0=ОД25... 0,5 м; U0=0...15 м/с; 6=0...1,05 рад; а=0,2б...0,7 рад; Q=0,5...6 m3/c;V0=0,.,16 м/с; у0=0...0,26 рад; Zo/h=0,2...0,8; f=0,2...0,7; VKP= 1,5... 10 м/с.

Получен большой набор данных о кинематике и динамике движения частиц вороха (рис.11) и зависимости коэффициента рассеяния от изучаемых факторов, графики некоторых из них Kp=f(a), Kp=f(Q), Kp=f(zo/h) представлены на рис.12. Как показывают графики для всех варьируемых факторов имеется диапазон их значений, при которых Кр=шах, т.е. создаются благоприятные условия для разделения вороха.

26

Для обобщения результатов теоретических исследований и представления их в виде обобщённой зависимости выделено два критерия подобия: р/Укр и О/г0. На основании анализа уравнений (11) с учетом указанных критериев определены условия подобия (при увеличении Укр в п раз С?н=пС>м, а при увеличении г0 в п раз <3„ --= п20м„ где <3„ и (}„, - расход воздуха для проектируемого ПЦС и модели соответственно); а по расчётным значениям Кр=Г(г0,<3,У,а) построена зависимость (рис. 13) отклонения частиц от стенки в плоскости выгрузного отверстия К0=т/гк от безразмерного параметра

Р = , (19)

да

На рис.13 различными значками показаны результаты расчётов Кр, пересчитанные в соответствующие безразмерные параметры. Результаты с большой точностью легли на одну кривую. Графическая зависимость г/г[;=Г(Р)

Рис.13. Изменения показателя отклонения частицы от поверхности конуса г/гк в зависимости от параметра ¡5

позволяет без проведения расчётов на ЭВМ определять значения одного из

параметров О, го, Укр (при фиксированном значении двух других ), при

котором частица отклоняется от стеши конуса на заданную величину.

Результаты моделирования использовали при проектировании опытного образца ПЦС с вертикальным вниз стоком воздуха.

Третий вариант ПЦС. Камера сепарации имеет форму усечённого конуса, ось которого расположена горизонтально. Конус вращается вокруг оси 00' с угловой скоростью ок. Боковая поверхность конуса прозрачна для фильтрации воздуха (составлена из каскада конических колец, перфорированная и др.). Частица вороха подается со скоростью и0 на внутреннюю поверхность конуса по ходу его вращения, увлекается во вращение, взаимодействует с закрученным воздушным потоком, стекающим к точке О, и движется по винтовой траектории от меньшего основания к большему. В некоторый момент лёгкие частицы отрываются от поверхности конуса и перемещаются воздушным потоком к вентилятору, установленному в точке О, а тяжёлые - двигаются по поверхности конуса или вблизи него к улавливателю.

Дифференциальные уравнения этого движения, пользуясь рис.14, в неподвижной системе координат (х,у,г) при действии сил тяжести, трения, аэродинамической, центробежной и кориолисовой запишутся так:

кр

(20)

кр

в, = -^0^-1

т 2

' кр

1 л;' х

где—1\х = — .т В

т у В

т В

хр

ау+д + -~А(гу-иу)\; Укр

У%

и у)2 + (Г у - и у)2 + (У г~ и г)2 •

(21) (22)

(23)

(24)

(25)

а*, ау,а2 - проекции абсолютного ускорения; V и и - скорость воздушного потока и частицы соответственно, а - угол полураствора конуса.

У Vе V Л* V У Ч/ Л ил Ф \ / \ N \ V \ \ ——\Л г

г ^ у 1 п N. { / X л

^-чЛ / \ ^ е

\

Рис.14. Схема сил, действующих на частицы в ПЦС с горизонтальным стоком воздуха.

Коэффициент рассеяния находится из выражения

= (26)

где г„ гл - текущие координаты тяжёлой и лёгкой частиц; гу - текущий радиус конуса.

Полученная система выражений является математической моделью ПЦС, которая связывает конструктивные параметры с аэродинамическими и физико-механическими свойствами компонентов вороха. Решение полученной модели выполняли на ЭВМ, применяя разработанную программу с использованием метода Рунге-Кут^.

При моделировании движения частиц численные значения параметров варьировали в пределах: 11о = 0...3 м/с; ос=0,35...0,7 рад; пк=200...800 мин"1; <3=2...8 м3/с; г0= 0,25...0,45 м; У^ИДЛО м/с.

Получен большой набор данных о кинематике частиц и изменении Кр в зависимости от варьируемых параметров. Графические зависимости некоторых из них представлены на рис. 15.

Кр 0,6

0,2

0,2 0,4 0,6 0,3 Ют

6

Кр

0,6 О,** а,г

Рие.15. Зависимость коэффициента рассеяния Кр от: а - высоты конуса г; б - расхода воздуха 0; 1-лр=200;

2-400; 3-600; 4-800 мин"'.

В результате обработки и анализа материалов исследования установлено, что разработанная конструкция ГЩС обеспечивает необходимые условия для расщепления траекторий движения совокупности частиц зернового вороха, их рассеяния в камере сепарации и чёткого разделения. Основными параметрами, оказывающими наиболее существенное влияние на рассеяние траекторий, являются: расход воздуха <3, скорость вбрасывания вороха в камеру сепарации Ц), угловая скорость о вращения частиц вокруг оси ОО' при вводе ее в камеру сепарации, место ввода вороха в камеру сепарации, определяемое фазовым углом <р, длина камеры сепарации г и угол полураствора конуса а. Наиболее благоприятные условия (Кр=тах) для разделения зернового вороха достигаются при: (2=3,5...4,5 м3/с; пк=200...400 мин'1; ю=41...42 с'1; а=0,44 рад; Ог=0,8Ъ-, Д,=0,9 м; 0„=0,34 м, с!ш=0,3...0,35 м; и0=2...2,5 м/с; зона ввода вороха ф=1,57...3,14 рад. Результаты исследований использованы при разработке опытного образца ПЦС.

а

3 \ 4

1 2. \

J Ц

) ¡>4

2 4 6 8 ОмУс

1.4. Экспериментальные исследования и испытания ПЦС.

Экспериментальные исследования, связанные с оценкой адекватности разработанной математической модели процесса пневмоцентробежного сепарирования зернового вороха, обоснованием компоновочной схемы, основных параметров и режимов работы ПЦС проведены в лабораторных условиях на экспериментальных установках, а также в производственных условиях учхозов ТСХА "Дубки", «Михайловское» (Московская область), «Дружба» (Ярославская область), на опытных образцах универсального пневмоцентробежного сепаратора в системе очистки зерноуборочного комбайна и технологических линий послеуборочной обработки зерна. Результаты исследований опубликованы в работах [3,6, 9,14-17,19-22,25, 26, 40,44,45].

Для обоснования компоновочной схемы исследовано восемь вариантов ПЦС (рис. 16), отличающихся способом разгона и раскручивания вороха в высокоскоростной вращающийся поток, конфигурацией и конструкцией камеры сепарации. Испытания сравниваемых ПЦС проведены на зерновом ворохе пшеницы "Мироновская-808" при содержании половы рп=0,33;0,6 и 0,85. Эффективность работы ПЦС оценивали по удельной подаче вороха, отнесённой к диаметру сепаратора, при допустимых агротребованиями уровне потерь и чистоты зерна (П<=0,5 %; Ч=>95%).

Результаты сравнительных испытаний приведены в таблице 1.

Из таблицы видно, что ПЦС-У1 и ПЦС-УП, снабженные многокаскадной камерой сепарации и пальцевыми решётками, в сравнении с .другими вариантами ПЦС обеспечивают существенно более эффективную сепарацию зернового вороха при широком .диапазоне варьирования его состава (рп-0,3...0,85). Этот вариант ПЦС был принят за базовый для дальнейших исследований.

Программа исследований включала: изучение скоростной киносъемкой характера движения вороха в рабочем канале ПЦС; снятие поля скоростей воздушных потоков с помощью микроманометров и лазерного анемометра; эпределение зависимостей потерь и чистоты зерна от конструктивных,

кинематических параметров ПЦС, режимов его работы, технологических свойств и состава зернового вороха пшеницы «Мироновская 808», клевера лугового ВИК-7, люцерны «Синегибридная»; сравнительные испытания ПЦС и эталонной очисткой. Указанная программа реализована при исследовании ПЦС диаметром D=0,5;0,65;0,825 и 1,0м.

[ет О

Рис.16. Схемы пневмоцентробежных сепараторов: 1и 3 - вентиляторы; 2 - бункер; 4 - корпус; 5 - камера сепарации; 6 - пневмотранспортер; 7 - шнек; 8 и 10 - роторы; 9 - пальцы; 11 - решетка; 12 - улитка; 13-центробежный метатель.

Таблица 1.

Удельная подача вороха ПЦС при обработке зернового вороха пшеницы "Мироновская 808", кг/с.м.

Конструкт, вариант ПЦС Содержаще половы в ворохе, (Зв

0,33 0,60 0,85

1 2,0-2,25 - -

п 2,5-3,00 - -

ш 3,0-3,50 1,5-1,65 -

IV 5,0-6,00 2,5-2,75 0,85-1,00

V 6,0-7,00 3,3-3,50 1,20-1,50

VI 9,0-10,0 4,0-4,50 1,50-1,75

vn 9,5-12,0 4,5-5,00 2,00-2,50

VIII 9,5-12,0 4,5-5,00 2,00-2,50

Просмотр кадров скоростной киносъемки ПЦС (0,65м) показал, что в зоне кольцевого каната камеры разгона 4 (рис.6), расположенного ниже загрузочного окна, механическое взаимодействие между лопастями и частицами отсутствуют.

Лопасти ротора 10 движутся быстрее частиц и через слой воздуха разгоняют ворох в тонкослойный поток. На выходе из камеры разгона поток вороха представляет совокупность частиц с большой порозностью, которая заметно снижается при увеличении подачи половы яп> 1,50 кг/с и снижении частоты вращения ротора пр<300 мин"1.

Тангенциальная и, и вертикальная составляющие среднегрупповой скорости частиц варьируют в пределах: 6,4. .7,8 и 2,5...3,7 м/с соответственно. Угол наклона траектории 9=0,37...0,44 рад, что превышает оптимальные значения 9опт=0,17...0,21рад.

При установке на внутренней поверхности цилиндра трехзаходных винтовых направляющих под углом 0,087рад. к горизонтали угол 6 приближается к оптимальным значениям, при этом повышается равномерность распределения вороха по поверхности камеры сепарации.

В камере сепарации винтообразный характер движения вороха сохраняется. Наблюдается положительное явление - самсориентация длинных частиц поперек стока воздуха и вращение (кувыркание) коротких частиц. При входе в камеру сепарации ворох тормозится, и, и иг снижаются на 5-8%. Закрутку вороха в этой зоне усиливают лопатки завихрителя, установленные в кольцевых зазорах между каскадами. Многофакторным экспериментом определены оптимальные значения конструктивных элементов завихрителя: число лопаток- 60, густота решеток 1,11, угол установки лопаток - 0,052 рад.

Экспериментальными исследованиями на модели ПЦС 0=0,625 м при двух уровнях подачи половы qп=0,9 и 1,5кг/с определены зависимости потерь и чистоты зерна от основных параметров камеры сепарации.

Угол а полураствора конуса камеры сепарации оказывает существенное влияние на рабочий процесс ПЦС (рис.4,б). С увеличением угла а в диапазоне 0,б5...0,82 рад функция П=Р(а) незначительно возрастает, при а>0,82 рад наблюдается более интенсивный рост потерь. Показатель чистоты зерна Ч с увеличением а увеличивается, большая интенсивность его роста наблюдается

в диапазоне а=0,65...0,82 рад. Путем сопоставления показателей П и Ч предпочтительнее параметр «5=0,75...0,82 рад, что соответствует оптимальным значениям угла а, полученным расчетным путем (рис.4а).

Объемный расход воздуха <3 характеризует интенсивность массообена в камере сепарации. С увеличением фильтрации воздуха через двухфазный слой функции П=ДС>) и Ч--Д'<3) монотонно возрастают (рис. 56). С учетом допустимых потерь (П<0,5%) можно принять приемлемым значения <3=?,75...2,0 м3/с. Этим же значениям О соответствует режим по результатам расчетов (рис.5,а).

Скорость вбрасывания Ьг0 характеризует энергонасыщенность потока частиц вороха при вводе его в камеру сепарации. При исследованиях скорость и» изменяли регулировкой частоты вращения ротора (скорости наружных кромок лопастей ир). В диапазоне ир=10,3... 12м/с функция П=^ир) практически не изменяется, при и0>12м/с начинает расти. Функция Ч=Дир) в начале резко возрастает (в диапазоне ир=10,3... 12м/с), а затем стабилизируется на уровне 98...99%. Сопоставляя диапазоны изменения функций П=^ир) и Ч=^ир), можно принять ир=12...13м/с, а пр=350,..380 мин"1.

Число каскадов К определяет число циклов динамической осадки вороха и фильтрации воздуха через его слой. Зависимости П и Ч от числа каскадов графически представлены на рис 17а. Увеличение К от 1 до 3 сопровождается заметным снижением потерь от 1,05—1,32% до 0,25...0,35%, а чистота зерна в этом диапазоне изменяется незначительно от 96,5...97,8 до 95,5...97%. Дальнейшее увеличение числа каскадов приводит к заметному снижению чистоты зерна от 95,5—97% до 92,5—94% при незначительном росте потерь.

Высота перепада между каскадами х определяет интенсивность динамической осадки и скорость фильтрации воздуха через слой. С увеличением х от 20 до 35мм (рис.176) потери уменьшаются от 0,75..0,6% до 0,25—0,4% при незначительном снижении чистоты зерна. Дальнейшее увеличение параметра х сопровождается заметным снижением П и Ч.

Параметры пальцевых решеток: угол установки пальцев к касательной в точке его крепления к нижнему обрезу кольца у„; шаг расстановки пальцев I и вылет пальцев 5 определяют вероятности Р1; Р2 и Рз прохождения через решетку зерна, половы и соломы соответственно. При оптимальном построении

процесса взаимодействия вороха с пальцевыми решетками Р)—»1, Рг—>0 и Рз—>0.В этом случае соломистые примеси сходят с решетки и поступают в зону смешения наружного и внутреннего вихря с более выраженным

11/ П,Х

45 2?

90 1,0

Л,2

2,0 {о

2 Э 4 А

1 (>

/

т 1 -Я

017 026 0,35 ^рар.

п 2,0 (О

?

1 ч! V

\к п г

_—4 1, —

и

95 за

Г—1 < К.

'¿I N

4 .— ТГ а п

ЧУ. пх

95 10

90 10

25 30 35 Х„„

85

т

1 а

г ^ чЗ

1

20 25 30 гмн

20 25 50 §пм

Рис. 17. Зависимость потерь П и чистоты Ч зерна от параметров камеры сепарации: а - числа каскадов; б - высоты перепада между каскадами; в - угла установки пальцев; г - шага расстановки пальцев; д - вылета пальцев; 1 - подача половы q =0,9 кг/с; 2 — ч=1,5 кг/с.

вертикальным вверх движением воздуха. Результаты исследований по обоснованию параметров решеток графически представлены на рис. 17в,г и д, из которых видно, что с увеличением I и о„ потери снижаются и достигают минимума, а чистота увеличивается и достигает максимума при следующем диапазоне значений параметров уп =0,26...0,30 рад; 1=23...25 мм, 8=25...26 мм. На основании выполненных исследований установлены параметры камеры сепарации, при которых показатели качества имеют оптимальные значения П=пип, Ч=тах: а=0,78 рад; высота перепада каскадов х=35 мм; число каскадов 1=3-4; шаг расстановки пальцев 1=25 мм; угол между пальцами и касательной к окружности в точке крепления его к нижнему обрезу каскада уп =0,26 рад; вылет пальцев 6=25 мм; длина пальцев 1п=0,1 м; диаметр пальцев (1„=3-4 мм; число лопаток завихрителя ¡л=60; угол установки лопаток а3=0,052 рад; густота решетки 1,11.

По материалам исследований разработано четыре варианта конусной камеры сепарации диаметром 0,65м:-1-одноконусная с перфорированной поверхностью;

2 - трехкаскадная;

3 - трехкаскадная с пальцами;

4 - трехкаскадная с пальцами и завихрителями, в конструкции которых реализованы оптимальные значения указанных выше параметров и проведены сравнительные испытания ПЦС с указанными камерами и с воздушно-решетной очисткой при обработке зернового вороха пшеницы и клевера. Результаты испытаний по агротехнической оценке сравниваемых сепараторов графически представлены на рис.18. Испытания показали существенные преимущества 3 и 4-го вариантов камеры сепарации, подтвердили эффективность сепарации зернового вороха в закрученном воздушном потоке, построенном на сочетании воздействия на частицы сил различной физической природы с оптимальной ориентацией соломы к стоку воздуха, разделением по размерам на пальцевых решетках, динамической осадкой на перепадах каскадов, многократной фильтрацией воздуха через слой с возрастающей интенсивностью.

Пневмоцентробежный сепаратор Б=0,65м с трехкаскадной камерой, пальцевыми решетками и завихрителями при подачах половы до 0,9 кг/с имеет

практически одинаковые потери с воздушно-решетной очисткой комбайна СК-5М «Нива». При подачах половы свыше 1,0 кг/с потери зерна за ПЦС значительно ниже, чем у ВРО.

Изменение угла наклона оси ПЦС к вертикали до 0,44 рад и коэффициента вариации подачи вороха до 0,42 не оказывает существенного влияния на потери и чистоту зерна. Использование ПЦС в конструкции косогорного зерноуборочного комбайна может быть эффективно.

Увеличение влажности зерна в интервале '\У3 =11. ..30% приводит к незначительному увеличению потерь и снижению чистоты зерна. При \У3>30% наблюдается заметный рост потерь и снижения чистоты зерна. При обработке перетёртого вороха семянклевера и люцерны показатели качества работы ПЦС значительно улучшаются в сравнении с неперетёртым ворохом: потери семян клевера снижаются от 2,63...5,1% до 0,б...2.03%, а люцерны - от 2,05...3,2% до 0,6...2,3%, а чистота семян повышается от 51...75,6% до б4...85% и от 63,б...76,5% до 70,3...80,1% соответственно. Поэтому при обработке невеянного вороха семенников трав необходимо сочетать работу ПЦС с тёрочным устройством.

Рис.18. Зависимость показателей качества работы Г1ЦС (1-4) и яоздушно-решетной очисткой (5) от подачи половы.: а - ворох пшеницы; б - ворох клевера; 1 - трехкаскаднаяс завихритедями; 2 - трехкаскадная с пальцами; 3 - трехкаскадная; 4 - одвоконусная камера сепарации; 5 - ВРО.

По материалам исследований ПЦС получены обобщённые зависимости удельной подачи вороха qyд в ПЦС от содержания половы в зерновом ворохе

(рис.19), на основании которых разработана методика технологического расчёта ПЦС. Основные положения методики сводятся к следующему:

а

<Г

"Ус,

д

16 12 ь

" уп*

9 ч

\ ч

\

0,4 ОА а}

А

ал

В,5 0.7

Рис.19. Зависимость удельной подачи вороха чУД от содержания половы р„:

а -клевера (1- при Ш2%; 2 - при П<1%); б - пшеница при П<0,5%.

1. Устанавливают исходные данные для проектируемого ПЦС: рп -содержание половы в ворохе; q - фактическая подача вороха; У^ - критическая скорость частиц вороха, соответствующая граничным значениям критических скоростей разделяемых фракций.

2. Используя зависимость цуд ^ЩЗп) (рис.19) находят значение цуд соответствующее заданному Р„.

3. Определяют диаметр ПЦС q/qyд, а по номограмме (рис. 8) -высоту цилиндра камеры разгона.

4. По формуле (8) вычисляют расход воздуха и выбирают вентилятор.

5. Размеры и конструктивные параметры вращающегося лопастного ротора, конфузора и камеры сепарации выбирают исходя из рекомендаций, изложенных в опубликованных работах и настоящем докладе.

1.5 Лабораторно-полевые исследования и испытания ПЦС

Для проверки достоверности результатов, полученных в лабораторных условиях, и оценки различных вариантов использования экспериментального

сепаратора были проведены лабораторно-полевые исследования ПЦС.

Первый вариант. Однопоточная воздушно-решётная очистка зерноуборочного комбайна СК-б-П "Колос" заменена пневмоцентробежным сепаратором D=0,8 м. Зерновой ворох от МСУ и роторного соломосепаратора поступал на ПЦС, очищенное зерно направлялось в бункер, а полова - в циклонный улавливатель. Для обеспечения повышенных подач вороха в ПЦС на комбайне был смонтирован бункер с питателем. Сравнительные лабораторно-полевые испытания ПЦС и ВРО СК-6-П"Колос" на уборке пшеницы Мироновская 808 (урожайность У=3,5 т/га; влажность зерна W3= 15,5—20,5%; влажность половы Wn=20...25%) и овса Орел (У=3,2 т/га; W3=16...20; Wn=22...27°/o) показали, что (рис.20,а) сепарирующая способность ПЦС выше чем у ВРО, особенно при подачах вороха более 4 кг/с. Пропускная способность ПЦС при уровне потерь 0,5% составила 7 кг/с, а воздушно-решетной - 5 кг/с зернового вороха. Анализ структуры потерь показал, что у ПЦС в потери уходят в основном щуплые семена, индивидуальная масса которых в 2. ..2,3 раза меньше, чем бункерного зерна, в то время как у серийной очистки в потери уходит часть полноценного зерна.

Второй вариант. Использование ПЦС в двухпоточной очистке комбайна. Эта схема была реализована в опытном комбайне КУСГ-5-П, разработанном и изготовленном в ГСКБ (г. Таганрог). Молотильно-сепарирующая система комбайна включает бильное МСУ, поперечный шнек-сепаратор и продольный роторный сепаратор с домолачивающим устройством. Двухпоточная очистка КУСТ-5-П включала воздушно-решетный и пневмоцентробежный D=0,65 м сепараторы.

Зерновой ворох разделяется на два потока: от МСУ поступает на ВРО, а от СГВ и домолачивающего устройства - на ПЦС. По данным испытаний КУСТ •5-П и СК-б-П "Колос" во ВНИИМОЖ на обмолоте валков пшеницы кИльичёвка» и ячменя «Эльгина» установлено (рис.20,б), что при подачах ¡ернового вороха пшеницы до 3,0...3,2 кг/с потери за двухпоточной очисткой и :ерийной ВРО имеют одинаковый уровень.

С увеличением подачи вороха свыше 3,5 кг/с потери за однопоточной чисткой заметно возрастают, в то время как за двухпоточной очисткой ержатся на одном уровне (0,08. ..0,16%) при подачах вороха до 5...5,3 кг/с. У

СК-6-П с увеличением приведённой подачи хлебной массы от 1,93 до 6,2 кг/с поступление половы на очистку возросло от 0,31 до 1,5 кг/с, а потери зерна в полове от 0,02 до 0,48%. У КУСТ-5-П увеличение приведённой подачи хлебной массы от 2,75 до 7,09 кг/с увеличивает загрузку очистки половой с 0,49 до 2,04 кг/с. Однако это не оказаало заметного влияния на уровень потерь зерна (0,08...0,16%) в сходах очистки.

4

/

т? —

*

з.о 4? V -5,* 1, %

6 в

и ш и.

И

• 75 II 11!

И'ыгш ■■ ........ 1 Г / 4

ь у*»

4>гс

ГШЛННЦЛ

г-

I

/ ..

у ЧГй

II) !),<(/[

Рис.20. Зависимость потерь зерна П от подачи зернового вороха: а - однопоточная очистка; - двух поточная; в - стационарная; 1 -ВРО; 2- ПЦС; 3 - ВРО+ПЦС; 4 - ПЦС-1; 5 - ПЦС-2.

и

и

Исследование баланса и состава потоков зернового вороха в двухпоточной очистке КУСТ-5-П показало, что на первую ступень (ВРО) поступает 71,7 ...84,4%, на вторую ступень (ПЦС) -17,б...28,23% вороха, а подача незерновой фракции изменяется от 0,27 до 0,99 кг/с и от 0,22 до 1,05 кг/с соответственно. Содержание половы в ворохе, поступающем на ВРО, составило 18,4...26,9%, а на ПЦС - 68,0. ..76,5%

На основании испытаний можно утверждать, что двухпоточная очистка имеет более высокий сепарирующий эффект, чем однопоточная, а пневмоцентробежный сепаратор обеспечивает качественную обработку зернового вороха с содержанием половы до 80% потери составляют

0,07...0,14%, чистота зерна 9б,3...98,0%.

Третий вариант. Использование ПЦС для сепарации зернового вороха «Невейки» на стационаре. В соответствии с техническим заданием; совместно с ГСКБ ПО Воронежзерномаш разработаны и изготовлены два опытных образца ворохоочистителя СВО. Первый образец включает один блок ПЦС (0=1,0 м) с двухсторонней шнековой загрузкой (рис 16,.VI), второй вариант -два блока ПЦС (0=0,825 м) и центробежный двухпоточный метатель вороха (рис.16, УП).

Испытания опытных ПЦС в 1982...1985 гг. на стационарном комплексе Северо-Кавказского филиала ВИМ и в учхозе «Михайловское» показали (рис.20,в), что пропускная способность ПЦС при П<0,5%, Ч>95% составляет 10. ..12 кг/с вороха, содержащего до 50% половы. Удельные затраты энергии при этом составили 1,88... 2,25 кВт с/кг, что ниже уровня (4,4.2квт с/кг), установленного техзаданием.

Четвертый вариант. Использование ПЦС для сепарации зерна из измельченной хлебной массы. Стационарная установка включала в себя питатель, бильное МСУ и пневмоцентробежный сепаратор Б=0,825 м. Испытаниями в ЛатвНИИМЭСХе установлено, что ПЦС обеспечивает выделение до 95% свободного зерна из измельченной хлебной массы ячменя и ржи при подаче до 3,0 кг/с. При влажности зерна не более 30% показатели работы ПЦС сопоставимы с результатами, достигнутыми при пропуске измельченной хлебной массы через молотилку двух комбайнов СК-5 при несколько меньшей чистоте зерна (90...92% у ПЦС, 97. ..98% у СК-5).

Таким образом, по результатам лабораторно-полевых испытаний ПЦС можно сделать вывод, что применение пневмоцентробежных' сепараторов в одно- и двухпоточной очистке зерноуборочных комбайнов повышает сепарирующую способность очистки и снижает вероятность потерь зерна при больших подачах половы на очистку, неравномерной подаче, продольных и поперечных наклонах молотилки. На базе ПЦС возможно создание высокопроизводительных ворохоочистителей зернового вороха для стационарных процессов.

2. Обоснование параметров терочно-сепарирующих устройств для выделения семян бобовых трав из вороха.

Одной из важнейших задач по созданию прочной кормовой базы животноводства является увеличение производства семян многолетних бобовых трав, дефицит которых для стран СНГ составляет 100... 120 тыс. т. Необходимо сократить потери семян при уборке, уровень которых (20...50%) значительно превышает установленный агротребованиями (не более 5%).

Анализ технологий и технических средств, применяемых при уборке семенных посевов бобовых трав, показывает, что основная причина значительных потерь семян - несовершенство устройств для вытирания и выделения семян из вороха. Основную часть потерь (до 80%) составляют невытертые семена.

Для интенсификации вытирания и выделения семян из вороха проведены исследования процессов вытирания семян из бобов и их очистки в едином технологическом цикле [5,6,7,8,12,23,27,30,35,36,45,47,48,49,53,54,73, 77,81]. На основании исследований разработано два варианта тёрочно-сепарирующих устройств (ТСУ), совмещающие высокоэффективные принципы вытирания семян аксиально-роторным аппаратом с вертикальным (рис.21,а) и горизонтальным (рис 21,6), расположением ротора и их очистки сепараторами пневмоцентробежного типа.

Ротор ТСУ выполняет одновременно две функции: вытирание семян из бобов и разгон вороха до рабочей скорости сепарирования.

Рис.21. Терочно-сепарируюшие устройства: а - с вертикальным ротором; б - горизонтальным ротором; 1 - бичи; 2 - камера сепарации; 3 -подбичники; 4 - дека; 5 -ротор; 6 -вентилятор; 7 - загрузочное устройство; 8 - корпус.

Для оптимизации базовых параметров ТСУ разработаны математические модели [49], включающие системы дифференциальных уравнений движения частиц вороха следующих последовательно сменяющихся фаз рабочего процесса:

1) движение частиц после ввода материала в рабочее пространство без взаимодействия с рабочими органами устройства;

2) взаимодействие частицы с рабочими элементами ротора и тёрочной поверхности (деки);

3) контакт частиц с трущей парой;

4) ввод материала и его движение в цилиндрической части камеры сепарации;

5) движение частицы по конусной части камеры сепарации.

Контакт частицы с рабочими поверхностями определяется совпадением радиальных координат частицы и точек поверхности, значение которых находится из выражения:

где фА, фв! Фа, Л - геометрические параметры ротора; ф0, р0 - координаты центра окружности; Я - радиус окружности; у=Ф+Х" угловая координата частицы; гп, г„, гл - радиальные координаты участков ротора (прямого, цилиндрического) и поверхности деки с той же угловой координатой % , что и у частицы. За критерий контакта в этом случае принято совпадение радиальных координат частицы г и линий поверхности, параллельных оси ротора:

(27)

г,

'Д

= р0соэ(ф -^Н^СК.2 + 8)2 - ~<р~),

-дс <1 - диаметр боба.

Условие контакта частиц с рабочей парой бич-дека (вытирающее воздействие) будет выражаться:

г- р^са^у-щ 1-/2'

Число N таких случаев должно быть достаточным для достижения установленной агротребованиями степени вытирания семян Е>95%.Поэтому показатель Е принят за критерий оптимизации параметров ТСУ при решении математической модели. Для вычисления Е использовали формулу Ю.Д. Ахламова:

Е = 1-(1-е)к, (30)

где е - доля вытертых семян за одно воздействие.

Коэффициент е определяли экспериментально по показателю полноты выделения семян из пыжины за фиксированное число ударно вытирающих воздействий по каждому элементарному слою вороха. Для этих целей нами разработан метод и прибор, обеспечивающий идентичные с реальным ТСУ ударно-вытирающие воздействия [54]. Испытаниями установлено, что коэффициент е возрастает при увеличении скорости удара, длины терочной поверхности и снижается с увеличением диаметра барабана, удельной подачи вороха на бич и коэффициента трения. Среднеарифметическое значение для бобов клевера е=0,2...0,25.

Анализ движения частиц в рабочем пространстве ТСУ при решении математических моделей на ПЭВМ по разработанным программам выполняли при следующих значениях параметров Ж: диаметр барабана 0=0,25...0,5 м; окружная скорость бича Уб=18...30 м/с; число бичей %=1...6; длина барабана Ь6 =0,3...0,55 м; угол наклона захватывающей поверхности под-бичника ап =1,8... 2,5 рад; угол атаки рифов ар =0,17...0,87 рад; шаг рифов Тр =0,005...0,020 м; влажность частицы \У=10...30% (соответственно 1=0.20...0,52 и Кв=0,18.-0,60).

Получен большой набор данных о кинематике и динамике движения ' : зерна в рабочем пространстве ТСУ и изменении показателя Е от основных параметров процесса. Построенные по расчётным материалам зависимости ;

(Е=Г(ар) графически представлена на рис. 22 ) и их анализ позволили определить наиболее приемлемый диапазон значений, указанных параметров. Результаты экспериментальных исследований (рис. 22,23), выполненных на натуральных моделях, подтвердили адекватность разработанных математических моделей реальному процессу (при доверительной вероятности 0,95) и позволили определить конструктивные параметры и режимы работы ТСУ, при которых происходит наиболее эффективное выделение и сепарирование семян бобовых трав: 0=0,4 м, Ьб=0,5 м, ¡=6 шт, ап=2,07 рад, ар =0,52 рад, Тр= 0,0075 м, высота рифов Ьр= 0,003 м, угол наклона рабочей грани рифа Рр=0,4 рад, угол охвата деки ад=1,48 рад, частота вращения ротора пр =20...25с"1, зазор в трущей паре Дв =2...2,2 мм; частота вращения крылача вентилятора пневмосепаратора п„=34...36с"1; угол полураствора конуса камеры сепарации пв=0,78 рад., подача вороха 1,2кг/с.

Лабораторно-полевые испытания обоих вариантов ТСУ на обработке ' вороха клевера и люцерны подтвердил их эффективность: степень вытирания Е при содержании в ворохе невытертых бобов Кб=15...95% составляет 95,7.-98,8%, дробление семян 0С=0,65...1,54%, чистота семян Ч=68...85%, потери семян в полове П=0,5. ..4,9%. ТСУ обеспечивает качественную обработку вороха влажностью до 28 ...30% и может применяться на зерноуборочных комбайнах и стационарных комплексах.

На базе ТСУ разработано несколько вариантов приспособлений к зерноуборочному комбайну СК-5"Нива" для уборки семян бобовых трав и стационарных ворохоочистителей.

Приспособление СКС-5, включающее терочно-сепарирующее устройство с горизонтальным ротором, систему транспортирующих механизмов и привод. Комбайн СК-5 с приспособлением СКС-5 обеспечивает цвухпоточную очистку. Первоначально ворох, поступающий от МСУ и соломотряса, сепарируется на ВРО. Затем выделенная на пробивном решете гсыжина, включающая невытертые бобики, поступает в ТСУ, перетирается терочным устройством и очищается пневмоцентробежным сепаратором. Эчшценные семена подаются в бункер, полова - в копнитель.

и

SI Е

--

л.,%

ъ

I

о, Tí

a. mi

Рис.22.3ависимость степени вытирания Е и Dc от угла атаки рифа бича:

1 - частота вращения ротора Пб= 1250;

2 - Пб=Ш0; 3 - Пб=950 мин1; W¿=13%; hp=3 мм; q-0,5 кг/с; Ер— расчетная и Е, - экспериментальная зависимости.

Рис.23. Зависимость чистоты Ч и дробления семян П от частоты вращения крылача

1 - ворох, поступающий в ТСУ с решет машин первичной очистхи а стационарной линии;

2 - ворох, поступающий в ТСУ из колосового СК-5. V/, =14,3%; 1,0 кг/с.

В 1983-84 г.г. проведены предварительные, а в 1985г. государственные приемочные испытания комбайна с опытным приспособлением СКС-5 на полях Центральной МИС и ВНИИМОЖ (Киевская обл.) на прямом комбайнировании и обмолоте валков клевера лугового. В качестве эталона использовали комбайн СК-5М с серийным приспособлением 54-108А.

Приспособление СКС-5 по агротехническим показателям (уровень потерь семян, их чистота, степень вытирания, дробления) имело заметные преимущества по сравнению с эталоном.

В южной зоне (ВНИИМОЖ) (рис.24) комбайн СК-5 с опытным приспособлением удовлетворяет агротребованиям по уровню потерь (менее 5%), чистоте семян (более 70%), степени вытирания (более 95%) .В зоне повышенного увлажнения (ЦМИС) комбайн с опытным приспособлением укладывается в агротребоватш по чистоте, степени вытирания и дробления семян (табл.2) и имеет в 3,8 раза меньше потерь, чем эталонный комбайн.

г......- ! j л3 *

njL д я

■ 1

Pire.24.Результаты сравнительных испытаний комбайна СК-5 с серийным 54-! 08А (3) и опытньш СКС-5 (1 и 2) приспособлениями на уборке клевера «Белоцерковский» (ВНИИМОЖ, 1985 г.) (урожайность -1,19 ц/ra, влажность семян -11%, соломы - 18%).

Таблица 2

Показатели качества работы комбайнов СК-5 с приспособлениями 54-108А и СКС -5 на прямом хомбайнировании клевера луговово ВИК-7 (ЦМИС, Wc=56%, W3=23,5%)

Наименование показателей Марка комбайна и приспособления

СК-5 с 54-108А СК-5 с СКС-5

Фактическая подача, кг/с Суммарные потери семян, % Степень вытирания, % Чистота семян в бункере, % Повреждение семян, % 1,2... 1,7 8,9...22,8 82,9...93,5 61,8...82,2 0,1 1,8...2,6 6,1...9,9 92,9-95,6 82,7..52,6 од

Испытания приспособления СКС-5 на сев.Кавк.МИС и ВНИИМОЖ на подборе валков люцерны "Синегибридная" дало положительные результаты:

потери менее 5%, степень вытирания 99... 99,5%, дробление семян 0,37....0,5%, чистота семян 78....80%.

Приспособление к комбайну СК-5М на базе моноблочного ТСУ смонтировано над бункером. Ворох в ТСУ поступал из колосового шнека, семена после вытирания пыжины и очистки в ТСУ направлялись самотеком в бункер. Лабораторно-полевые испытания комбайна СК-5М "Нива" с опытным (ТСУ) и серийным (54-108а) приспособлениями показали заметное преимущество ТСУ перед 54-108А.ТСУ обеспечило степень вытирания 96,6...97,6 (у эталона 83,3.-84,2%), чистоту семян 66-68% (61,0. ..64,5), общие потери за комбайном 4,4—5,2 (18,1..21,3%)

Стационарные ворохоочистители невеяного вороха бобовых трав, разработанные та базе очистки зерноуборочного комбайна (ВСТ-5) и зерноочистительной машины ОВС-25 (ВСТ-1) и снабженные терочно-сепарирующим блоком (ТСУ) с горизонтальным ротором обеспечивают выделение невытертых бобиков на решетах, их перетерание и сепарирование в ТСУ.

Исследованиями и испытаниями в ряде хозяйств установлено, что опытные ворохоочистители обеспечивают высокие качественные показатели Е=98,6. ..99,3%, 4=75-95%, П=0,3...3% и позволяют реализовать при производстве семян клевера и люцерны эффективную технологию уборки этих культур со сбором невеяного вороха при минимальных потерях семян.

Клеверотерка К-0,5Э, разработанная на базе ТСУ с вертикальным ротором, обеспечивает перетерание пыжины и сепарирование семян с подачами 0,8—1,0 кг/с. Сравнительные испытания опытной клевератерки и серийной К-0,5 при сопоставимых подачах вороха показали степень вытирания у К-0,5Э на 10... 16%, а чистота семян при одинаковых потерях в 1,7—2,3 раза выше, чем у К-(^5. Удельная технологическая мощность у К-0,5Э в 3,8—4,0 раза ниже, чем у К-0,5.

3. Обоснование процессов скарификации и гидросепарации семян в закрученном двухфазном потоке

В производстве семян бобовых трав недостаточно полно решен вопрос повышения качества посевного материала за счет снижения

твердосемянностн, из-за которой семена не могут прорасти не только в год посева, но и в течение длительного времени ( до 20 лет).Одним из путей повышения всхожести твердых семян является механическая скарификация их.

Проведенные нами теоретические и экспериментальные исследования позволили решить эту задачу на новом принципе нарушения целостности семенной оболочки при движении семян по скарифицирующей поверхности пневмовихревой камеры со скоростью 40..Л00 м/с [10,42,72,75,76,80]. Установлено, что в пневмовихревой камере эффективность скарификации семян высокая: энергия прорастания и всхожесть семян повышаются соответственно: люцерны на 15 и 23%, донника 34 и 35%, клевера лугового на 20 и 15%, козлятника восточного на 37 и 32%. Количество твёрдых семян после скарификации не превышает 2. ..4%, а травмированных не более 1%.

По результатам исследований разработан и изготовлен опытный образец пневмовихревого скарификатора СПВ-0,5, проведены сравнительные испытания его с серийным СС-0,5 при обработке семян клевера, люцерны, донника и козлятника.

Таблица 3.

Результаты агротехнической оценки скарификаторов

Энергия Кол. Травми-

Марка прораста- Всхожесть, твердых рование,

машины ния, % % семян, %

%

ЛЮЦЕРНА

СПВ-0,5 85 91 4 1

СС-0,5 80 83 8 б

Контроль 60 68 22 1

КЛЕВЕР

СПВ-0,5 80 82 1 4

СС-0,5 72 74 2 12

Контроль 60 67 10 2

Агротехническая оценка сравниваемых машин (табл. 3) показала, что скарификатор СПВ-0,5 удовлетворяет агротребованиям и имеет лучшие

показатели работы, чем СС-0,5. Производственная проверка обработанных семян в хозяйствах Московской и Белгородской областей подтвердила эффективность обработки семян на СПВ-0,5. Например, в учхозе "Михайловское" обработанные семена клевера взошли на 4 дня раньше контроля. Полевая энергия прорастания обработанных семян 50,7%, всхожесть 66,2%, густота 57,5%, необработанных семян (контроль) -31,3, 51,1 и 49,8% соответственно. За счёт снижения нормы высева экономия семян составила 10...12 кг на 100кг высеянных семян.

Разработан процесс очистки и сепарации семян клевера в гидроциклоне [18,51,52,66,71] позволяющий выделить из влажного невеянного вороха 96.. .98% жизнеспособных семян и исключить из технологического цикла послеуборочной обработки невеянного вороха сушку незерновой фракции. Производительность гидросепаратора при заданных диаметре циклона Д и плотности обрабатываемого вороха р определяется из выражения:

\У = 7,177Д2рл/§Д"- (31)

Производственные испытания опытного образца гидросепаратора ГСВ-0,5 (0=0,5 м) в учхозе ТСХА «Михайловское» в технологической линии обработки невеяного вороха клевера показали его высокую эффективность при подачах вороха до 0,125 кг/с. Показатели качества соответствовали

агротребованиям: чистота семян 95,7......96,1%; отход - 6,5...8,7%; потери

всхожих семян - 1,3... 1,7%.Семена, полученные за один пропуск на ГСВ-0,5 соответствовали П классу чистоты и имели всхожесть 86% (контроль - 68%). Семена после обработки за один пропуск на существующей линии, включающей, сушилку и зерноочистительные машины ОВС-25, К-218/1 и К-553, имели всхожесть 78%. Применение ГСВ-0,5 позволяет в 1,5...2,0 раза снизить затраты энергии на сушку.

4. Внедрение результатов исследований

По результатам исследований ПЦС и ТСУ разработана конструкторская документация новых технических средств и организовано изготовление опытных партий приспособлений СКС-5 ПО "Тульский комбайновый завод" (10 шт.), опытным заводом станицы Динская Краснодарского края (10 шт.), в

опытных цехах ГСКБ г. Таганрог (5 шт.), ГСКБ г. Ростов-на-Дону (5 шт.). Указанные приспособления внедрены в ряде хозяйств Московской, Тульской, Смоленской, Ростовской, Белгородской областей, Башкортостана, Краснодарского края, а также в Украине (Киевская и Херсонская области).

Ворохоочистители ВСТ-5 и ВСТ-1 внедрены в технологических линиях обработки невеяного вороха клевера и люцерны в совхозе"Искра" Кугарчинского р-на Башкортостана, совхозе "Прилепский" Тульской области, учхозе ТСХА «Михайловское», колхозе им. Ленина Ейского р-на Краснодарского края, колхозе им. Ватутина Шебекинского р-на Белгородской обл.

Результаты исследований рассмотрены и одобрены НТС МСХ РСФСР (протокол N 8 от 24.04.1985 г.), НТС Госагропрома БАССР (протокол N 2 от 11. 02 1990 г.) и включены в рекомендации МСХ РСФСР «Типовые технологии уборки трав на семена с обработкой урожая на стационаре» (5200 экз.), в учебники и учебные пособия, используются в учебном процессе МСХА, ЛГСХА, СГСХА.и других вузах.

5. Эффективность результатов исследования.

Оценку разработанных технических средств по критерию экономической эффективности от их производства и применения производились в разные годы и на разных этапах их разработки по методике, голоженной в ГОСТе 23728-79, ГОСТ23729-79. В качестве аналогов использовались серийные машины. Расчеты показали, что все разработанные технические средства эффективны. Экономический эффект достигнут за счет снижения потерь семян, повышения их качества и уменьшения удельных затрат энергии, данные о которых получены в результате производственной проверки^ ведомственных и государственных приемочных испытаний на ЦМИС (протокол № 31-74-85 и 3164-88), ВНИИМОЖ (протокол № 29-128-85 и 29-98-85), Сев.Кавк.МИС (протокол № 4113610).

Энергетическая оценка разработанных технических средств по методике РАСХН «Основные принципы и методические подходы к энергетической оценке эффективности реализации материально-технических ресурсов и технологий в сельском хозяйстве» (1995 г.) также показал их эффективность.

Удельные энергозатраты при уборке пшеницы комбайном с двухпоточной очисткой снижаются на 568 МДж/га, а при уборке семян клевера комбайном с приспособлением СКС-5 - на 678 МДж/га.

Общие выводы.

1. Интенсификация рабочего процесса пневмосепаратора зернового вороха достигается сочетанием воздействия на частицы комплекса сил различной физической природы с оптимальной ориентацией соломы к стоку воздуха, разделением по размерам на пальцевых решётках, динамической осадкой на перепадах каскадов, многократным воздействием воздуха с возрастающей интенсивностью. Наиболее полно перечисленные способы реализуются в пневмоцентробежных сепараторах, снабженных каскадной камерой сепарации.

2. Разработанные математические модели и расчётный метод оптимизации базовых параметров пневмоцентробежных сепараторов по степени рассеяния траекторий двух частиц вороха, критическая скорость которых соответствует крайним значениям этого показателя для всей их совокупности, обеспечивают с высокой степенью достоверности определение проектных параметров пневмоцентробежных сепараторов моделированием на ЭВМ без проведения трудоёмких и дорогостояща натурных экспериментов. Математическим моделированием установлена взаимосвязь основных конструктивных и аэродинамических параметров, определены уровни значимости различный факторов по их влиянию на рассеяние траекторий частиц вороха, определены диапазоны варьирования параметров для максимального рассеяния траектории, повышения чёткости разделения, проанализирована механика формирования потоков от входа вороха в ПЦС до выхода фракций.

3. Пневмоцентробежный сепаратор с каскадной камерой сепарации обеспечивает установленную агротребованиями полноту извлечения зерна из вороха с высоким (до 50% - для зерновых, до 80% - для семенников трав) содержанием половы и мелкой соломы. Определены рациональные параметры каскадного конуса: угол полураствора - 0,789 рад., число каскадов - 3...4, высота перепада между каскадами - 0,035 м, длина пальцев решётки - 0,1 м,

угол установки пальцев к касательной в точке крепления их к нижней кромке каскада- 0,26 рад, вылет пальцев - 0,025 м, шаг расстановки пальцев -0,020 м. Эффективность сепарирования повышается при установке в кольцевых зазорах между каскадами завихрителей с углом наклона лопаток 0,052 рад, густотой решётки 1,11, числом лопаток - 60.

4. Комбинированный способ разгона и раскручивания вороха в высокоскоростной вращающийся поток придаёт процессу пневмоцентробежной сепарации стабильность, позволяет управлять разгоном вороха, повышает эффективность разделения вороха за счёт ввода его в камеру сепарации по всему периметру камеры разгона. Минимальные потери достигаются для ГГЦС диаметром 0,65 м при частоте вращения ротора 350 мин1, числе лопастей - 8; угле наклона лопастей к образующей - 0,21 рад.; высоте ротора - 0,54 м; расстоянии от нижней кромки цилиндра до лопастей -0,05—0,075 м; угле наклона образующей ротора к его оси - 0,21 рад; кольцевом зазоре - 0,03 м, числе заходов винтовых направляющих - 3, угле установки их к горизонтали - 0,09 рад.

5. Лабораторно-полевыми испытаниями и производственной проверкой опытных образцов нневмоцентробежных сепараторов в составе двухпоточной очистки зерноуборочного комбайна, приспособления для уборки семенных посевов бобовых трав, стационарной клеверотерки и ворохоочистителя установлена экономическая эффективность использования ПЦС для выделения зерна из зерносоломистого вороха различного исходного состава и происхождения: пропускная способность двухпоточной очистки повышается в 1,4... 1,6 раза, потери семян клевера снижаются в 3,8—4,0 раза, полнота извлечения семян го перетертого вороха увеличивается до 95—96%.

6. Эффективная скарификация семян бобовых трав достигается при движении их по поверхности вихревой камеры со скоростью 40... 100 м/с. Пневмовихревая скарификация семян с производительностью 300 кг/с достигается при длине разгонного трубопровода 0,25—0,35 м, давлении 0,2-0,35 МПа, диаметре сопла 4...6 мм, диаметре камеры 0,1—0,15 м, высоте камеры 0,2 м, типе скарифицирующей поверхности - мелкая накатка или абразив. После обработки энергия прорастания и всхожесть семян люцерны, клевера, козлятника и донника повышаются на 15.. .35%.

7. Гидросепарация влажного невеяного вороха клевера в закрученном двухфазном потоке обеспечивает высокую (более 98%) полноту выделения всхожих семян из вороха при чистоте более 95%. Гидросепарация с производительностью 450 кг/ч достигается при диаметре гидроциклона 0,5 м, высоте цилиндра 1,5 м, угле полураствора конусной части 0,78 рад., диаметре выпускного отверстия 0,03 м, скорости ввода гидросмеси в циклон 0,60 м/с. Использование гидроциклона в технологической линии обработки невеяного вороха влажностью более 30% сокращает в 1,5-2,0 раза затраты энергии на сушку.

8. Совокупность результатов, полученных при решении поставленной научной проблемы, является научно-техшгчевкой основой для разработки зерноуборочных комбайнов с пневмоцентробежной или комбинированной двухпоточной очисткой; тёрочно-сепарирующих устройств для стационарной клеверотёрки, приспособления к зерноуборочному комбайну и поточных линий для уборки и обработки невеяного вороха семенников трав; стационарного ворохоочистителя; пневмовихревого скарификатора и гидросепаратора семян.

Список опубликованных работ по теме диссертации

Учебники, учебные пособия, рекомендации и научные отчеты:

1. Халанский В.М. Зерноуборочные машины /Карпенко А.Н. и др. Сельскохозяйственные машины. Учебник.-М., Колос, 1975, с.245.,.300.

2. Халанский В.М. Зерноуборочные машины/ Карпенко А.Н. и др.Сельскохозяйственные машины. Учебник.-М., Колос, 1979, с. 222...270.

3. Халанский В.М., Бабаев М.М., Горбачев И.В., Сиротин A.B., Царегородцев А.Ю Исследование пневматической очистки с нагнетателем вороха для зерноуборочного комбайна. Отчет о НИР/ № ГР 81085528, Инв.№ 02840036226. ТСХА,М., 1983,121 с.

4. Халанский В.М. Зерноуборочные машины/ Карпенко A.B. и др. Сельскохозяйственные машины. Учебник. М., Колос, 1983, с. 239...293.

5. Халанский В.М., Горбачев И.В., Косицин И.И. и др. Методические рекомендации по использованию установки СКС-5 на уборке семенников клевера. ТСХА. М„ 1984, 12 с.

6. Халанский В.М., Горбачев И.В., Царегородцев А.Ю., Сиротин A.B., Панасенко В.Е. Исследование пневмоцентробежных сепараторов зернового вороха. Отчет о НИР/ № ГР 01850078371, инв. № 02860002100. ТСХА. М.,1984,56 с.

7. Жалнин Э.В., Журкшг В.К., Орехов А.П., Халанский В.М. и др. Типовые технологии уборки трав на семена с обработкой .урожая на стационаре. ВИМ. М, 1985,46 с. (рекомендации).

8. Халанский В.М., Путинцев Е.А., Горбачев И.В. и др. Усовершенствование технологии уборки семенников клевера белого в совхозе "Плосковский" Смоленской обл. Отчет о НИР/№ ГР 01870001052. инв.№ 02870051683. ТСХА, М„ 1986,28 с.

9. Халанский В.М., Горбачев И.В., Файнзильберг А.М., Царегородцев А.Ю., Калинкин Е.А. Разработка и испытание блока очистки для стационарного комплекса. Отчего НИР/№ ГР 01850078371. Инв. 102880055423.ТСХА., М„ 1987, 49 с.

10. Халанский В.М., Егоров С.В., Брикман Р.В., Втулкин С.С, Печерица A.B. Комплексное аэродинамическое исследование пневмо-вихревого скарификатора. Отчет о НИР/№ ГР 01880049325. Инп.№ 3930004278, ТСХА,М., 1988,45 с

11. Карпенко А.Н.,Халанский В.М. Сельскохозяйственные машины. Учебник. Агропромиздат,"М., 1989, 527 с.

12. Халанский В.М.,Горбачев И.В.,Сиротин А.В.,Царегородцев А.Ю.и др. Механизация уборки клевера на семена. Учебное пособие. ТСХА. М., 1989, 76 с.

Статьи:

13. Халанский В.М. Экспериментальное исследование факторов, влияющих на дробление зерна/Сб. науч. тр. Моск. ин-та инж. с.х пр-ва им. В.П. Горячкина,-М: МИИСП, 1965,т.З, вып. 1, с. 153... 161.

14. Халанский В.М., Косицин И.И Молотков JI.H. Экспериментальное исследование пневмоочистки зерна с нагнетателем вороха /Сб. науч. тр.Моск.ин-та инж.с-х.пр-ва им.В.П.Горячкина,- М. :МИИСП, 1974. т. 11, вып. 1,ч.2, с. 143... 149.

15. Халанский В.М., Молотков Л.Н., Ярмашев Ю.Н., Косицин И.И. Пневматическая очистка зерна с нагнетателем вороха/Реф. сб.ЦНИИТЭИ тракторосельмаш. Сельхозмашины и орудия.-М., 1975, вып.7, C.3...5.

16. Халанский В.М., Ярмашев Ю. Н., Молотков Л,Н., Косицин И.И., Горбачев И.В. Пневмо-инерционная очистка/Реф. сб.ЦНИИТЭИ тракторосельмаш. Сельхозмашины и орудия ,"М., 1978, вып. 6, с. 9... 12.

17. Халанский В.М., Косицин И.И. Разработка и исследование пневмоцентробежной очистки зернового вороха/ Науч. техн. бюл.СибНИИ механизации и злектриф. с. х., Новосибирск, 1979, вып. 5, с. 22... 25.

18. Куклин Г. С., Халанский В.М., Косицин И.И., Куклина И.Н. Исследование процесса механического удаления влаги смачивания с поверхности семян овса и пшеницы/Докл.ТСХА; М., 1976, вып.219, с. 147... 151.

19. Халанский В.М., Горбачев И.В. и др. Результаты испытаний комбайна с пневмоцентробежной очисткой/Докл,ТСХА;М., 1980,вып.264.

20. Халанский В.М., Горбачев И.В. Обоснование параметров пневмоцентробежной очистки для зерноуборочного комбайна. /Научно-техн.бюлл.,Сиб. НИИ механиз.и электрифик. с.-х. Новосибирск, 1981, вып. 37, с. 36.. .38.

21. Халанский В.М. Перспективы использования пневмодентробежных сепараторов для выделения зерна из зерносоломистого вороха./Тезисы докл.Всесоюзн.науч. техн. конференциигРазвитие комплексной механизации производства зерна с учетом зональных условий. М., 1982,с. 137.. .139.

22. Халанский В.М. Горбачев И.В., Бабаев, М.М., Сиротин A.B. Результаты испытаний пневмоцентробежного сепаратора зернового вороха (там же с. 139... 140).

23. Халанский В.М., Горбачев И.В., Сиротин A.B., Бабаев М.М. Исследование процесса выделения семян люцерны из вороха пневмоцентробежным сепаратором./Сб.науч.тр.ТСХА.-Агротехнические основы устойчивой кормовой базы. М.,1983,с.145.. 148.

24. Халанский В.М. Состояние и перспективы развития пневмосепараторов сельскохозяйственного назначения/ Тезисы докл. Всесоюзн. науч. техн конференции гПовышение агротехнических показателей с/х машин для зоны орошаемого земледелия. Ташкент ,1984, с. 17... 18.

25. Халанский В.М. Обоснование схемы и технологических параметров пневцентробежного сепаратора зернового вороха./Сб. науы. тр. ЧИМЭСХ.-Совершенствование технологий и технических средств для уборки и послеуборочной обработки зерновых культур.Челябинск,1983,с.81..8б.

26. Халанский В.М., Горбачев И.В., Бабаев М.М., Сиротин A.B. Результаты испытаний пневмо-центробежного сепаратора зернового вороха. /Сб. науч. тр.ЧИМЭСХ. - Совершенствование технологий и технических средств для уборки и послеуборочной обработки зерновых культур. Челябинск, 1983, С.76...80.

27. Халанский В.М., Горбачев И.В., Сиротин A.B., Царегородцев А.Ю. Обоснование параметров и режима работы пневмоцентробежного сепаратора при обработке вороха семенников травУСб. науч. тр. ЧИМЭСХ. -Повышение производительности и качества работы зерноуборочных и зерноочистительных машин.Челябинск,1984, с.49. .55.

28. Халанский В.М., .Горбачев И.В., Бабаев М.М., Сиротин A.B. Применение пневмо-центробежного сепаратора для обработки зернового вороха «невейка» и семенников трав./Сб.науч.тр.СО ВАСХНИЛ. .-Механизация и автоматизация процессов уборки и обработки зерновых культур. Новосибирск ,1984, с.ЗЗ.. .36,

29. Халанский В.М., Горбачев И.В., Косицын И.И., Бабаев М.М., Сиротин A.B. Пневмоцентробежный сепаратор зернового вороха.ТСХА, 1984,с.4.

30. Халанский В.М., Сиротин A.B., Горбачев И.В., Царегородцев А.Ю. Результаты испытаний пневмоцентробежного сепаратора при обработке вороха семенников трав./Тезисы докл. науч. метод, конф.-Внедрение

достижений науки и передового опыта в с/х производство. Ярославль, 1985,с.48...50.

31. Халанский В.М., Сергиенко В.А. Кабыш В.А. Если отступить от традиций./Сельское хозяйство Нечерноземья. 1985,№6, с. 20.. 21.

32. Халанский В.М., Бабаев М.М. Оптимизация параметров лопастного ротора пневмо-центробежного сепаратора для очистки зерна. Известия ТСХА, 1985, вып.4, с. 191... 198.

33. Халанский В.М., Бабаев.М.М. Анализ движения частиц зернового вороха в камере разгона пневмоцентробежного сепаратора. /Сб. науч. тр. МИИСП.-Механизированная технология с-х производствам., 1985,с.52. ..59.

34. Халанский В.М. Разработка и испытание пневмоцентробежных сепараторов зернового вороха./Тезисы докладов Всес. науч-техн. конф. Проблемы механизации с.х. производства, М. ,1985, ч. 2, с. 29. .31.

35. Халанский В.М., Горбачев И.В.,Сиротин A.B., Царегородцев А.Ю. Результаты испытаний приспособления СКС-5 для уборки семенников клевера/Тезисы докл. Всес.науч.-техн.конф. - Проблемы механизации с.х производства.М. ,1985,ч.2,с.36. .37.

36. Халанский В.М., Горбачев И.В, Сиротин A.B., Царегородцев А.Ю. Приспособление для уборки семенных посевов клевера. /Техника в с.х. 1986, №7, с. 61.. 62.

37. Халанский В.М. Моделирование процессов пневмоцентробежной сепарации зернового вороха ./Тезисы докл. научно-техн. конф .-Проблемы внедрения кибернетики в с.х. производство. М. ,1986, с. 102... 103.

38. Халанский В.М. Обоснование структурной схемы и параметров пнемоцешробежного сепаратора зернового вороха. Известия ТСХА,М., 1986, зып.2 с.49 ..55.

39. Халанский В.М. Классификация пневмосепараторов зернового вороха. /Сб. тауч. тр. ТСХА. -Разработка и совершенствование рабочих органов с. х. лашин. М. ,1987, с. 12... 21.

Ю. Халанский В.М., Горбачев И.В., Бабаев М.М., Сиротин A.B., Царегородцев V.IO. Полевые испытания зерноуборочных комбайнов с двухпоточной >чисткой./Сб. науч. тр. ТСХА.- Разработка и совершенствование рабочих |рганов с.х. машин. ,М. ,1987, с.41.. .48.

И. Халанский В.М., Брикман Р.В., Вишняков A.C. Обоснование параметров иевмовихревого скарификатора семян трав. Известия ТСХА. М. ,1989, вып.5 с. 183.. .187.

2. Халанский В.М. Особенности движения частиц зернового вороха в орязонтальном пневмоцентробежном сепараторе. Известия ТСХА, М. ,1989, ып.5 с. 150. „156.

3. Халанский В.М. К разработке пневмосепаратора зернового вороха ногоцелевого назначения./Тезисы докл. Всесоюз. конф.- Механизация и втоматизация технологических процессов в агропромышленном омплексе.М. ,1989, с,78 ...79.

44. Халанский В.М. Обоснование структурной схемы и параметров двухпоточной очистки зерноуборочного комбайна. /Докл науч. конф. -Механизация уборки зерновых. Чехословакия, Нитра, .1989, с.63.. .69.

45. Халанский В.М., Сиротин A.B., Царегородцев А.Ю. Исследование рабочего процесса пневмоцентробежного сепаратора многоцелевого назначения./Сб.науч.тр.ТСХА. -Разработка и совершенствование рабочих органов с.х. машин,М. ,1990, с. 3.. .7.

46. Халансикй В.М., Сиротин A.B., Царегородцев А.Ю. Оптимизация параметров пневмо-центробежного сепаратора с подводящим устройством повышенного давления с внешней стороны камеры сепарации ./Сб. науч. тр. ТСХА. Разработка и совершенствование рабочих органов с.х.машин.М. ,1990, С.8...13.

47. Халанский В.М., Горбачев И.В Производство семян люцерны на промышленной основе. Уральские нивы. 1990, № 7, с. 18... 19.

48. Халанский В.М., Горбачев И.В. Особенности использования зерноуборочных комбайнов на уборке семенников трав./Механ.и электриф.с.-х-ва,1991,№ 7 С.27...30.

49. Халанский В.М., Панасенко В.Е., Богиня М.В., Ахмад Фарис А. Теоретический анализ рабочего процесса терочного устройства для обработки семенного вороха бобовых трав. Известия ТСХА, вып. 2, М. ,1992, с. 153. ..161.

50. Халанский В.М., Горбачев И.В. .Молотков JI.H. «Пива» на кормовой ниве./Сельский механизатор, 1993,№ 7,с.18..19.

51. Халанский В.М., Вишняков A.A., Горбачев И.В. Обоснование технологии уборки семенных посевов клевера с выделением семян из вороха в жидкой среде. /Реф. ж. ВНИИТЭИ Агропром. Растениеводство.1993,№ 1,с.25.

52. Халанский В.М., Вишняков A.A. .Горбачев И.В. Гидросепаратор невеяного вороха клевера./Сельский механизатор, 1993, №7, с. 31.. 32.

53. Горбачев И.В., Халанский В.М. «Енисей» на уборке семенников клевера/Сельский механизатор ,М, 1995 4, с.8. .9.

54. Халанский В.М., Горбачев И.В.,Ахмед Ф.А. Обоснование параметров процессса выделения семян клевера из бобов аксиально-роторным терочным устройством./Докл.ТСХА,вып.268,М., 1997. с. 171... 178.

55. Халанский В.М., Иванов М.А., Лыонг В. Математическое моделирование движения частиц зернового вороха в пневмоцентробежном сепараторе и обоснование его базовых параметров./Известич ТСХА,М.,1987,вып.4,12с.

Авторские свидетельства и патенты

56. A.C. 412856 Молотильно-сепариругощее устройство /Авт. изобр. Халанский В.М./. Опубл. в БИ. 1974, №4.

57 .А.с.603435 Устройство для пневматической очистки зернового вороха(авт.изобр.Халанский В.М., Косицын И.И., Ярмашев Ю.Н., Молотков Л.Н.и др.) .Опубл. в БИ 1978, № 15.

58. А. с. 656675 Устройство для пневматической очистки зернового вороха.(авт.изобр. Халанский В.М., Косицын И.И., Молотков JI.H., Ярмашев Ю.Н. и др.) Опубл. в БИ 1979 , № .14.

59. А. с. 721131 Устройство для пневматической очистки зерновых смесей, (авт.изобр. Молотков Л.И., Халанский В.М., Косицын И.И., Кукушкин В.И. и др.) Опубл. в БИ 1980, №10.

60. А. с.757213 Устройство для пневматический очистки зернового вороха, (авт. изобр.Халанский В.М., Косицын И.И., Горбачев И.В., Ярмашев Ю.Н., Молотков JI.H. и др.) Опубл. в БИ 1980, №31.

61. А. с. 757214 Устройство для пневматической очистки зернового вороха. (Авт.изобр. Халанский В.М., Ярмашев Ю.Н., Косицын И.И., Молотков Л.Н., Горбачев И. В. и др.) Опубл. в БИ 1980, №31.

62. А. с.904809 Устройство для пневматической очистки зерновых смесей, (авт. изобр. Халанский В.М., Горбачев И.В., Ярмашев Ю.Н., Молотков Л.Н., Косицын И. И. и др.) Опубл. в БИ 1982, № 6.

63. А.с.946448 Молотильно-сепарирукяцее устройство.(авт.изобр.Ярмашев Ю.Н,, Кленин Н.И., Халанский В.М., Гарбузов А.П., Косицын И.И., Горбачев И.В., Молотков Л.Н., Ломакин С.Г., Бердышев В.Е.) Опубл.в БИ 1982, № 28.

64. А. с.957786 Комбайны для уборки зерновых культур. ( авт. изобр .Ярмашев Ю.Н., Халанский В.М., Горбачев И.В., Косицын К.И.) Опубл.в БИ 1982, №21.

65. А.с.974968 Пневмоочистка сыпучих материалов .(авт.изобр. Халанский В.М., Ярмашев Ю.Н., Косицын И.И.) Опубл.в БИ 1982, № 35.

66. А. с. 1042804 Установка для сортирования семян по плотности, (авт. изобр.Куклин Г.С., Халанский В.М., Алферов С.А., Кухлина И.Н. и др.) Опубл.в БИ 1983, №35.

67. А.с.1069686 Пневмоочистка зерна.(авт.изобр. Халанский В.М., Ярмашев Ю.Н, Горбачев И.В., Бабаев М.М., Молотков Л.Н., Скрипников В.А., Сиротин A.B.) Опубл. в БИ 1984,№ 4.

68. A.c. 1086564 Пневмоочиства зерна, (авт.изобр. Халанский В.М., Ярмашев Ю.Н., Горбачев И.В., Бабаев М.М., Молотков Л.Н., Сиротин A.B., Скрипников В .А.) Опубл. в БИ 1984 ,№ 12.

69. A.c. 1160971 Зерноуборочный комбайн.(авт.изобр.Ярмашев Ю.Н., Халанский В.М., Горбачев И.В., Шидловский Ю.Н., Скрипников В.А., Бабаев М.М., Сиротин A.B., Царегородцев А.Ю.) Опубл. в БИ 1985, № 22.

70. A.c. 1200998 Устройство для пневматической очистки сыпучих материалов, (авт.изобр. Халанский В.М., Ярмашев Ю.Н., Горбачев И.В., Бабаев М.М., Царегородцев А.Ю. и др.) Опубл. в БИ 1989 , № 18.

71. A.c. 1222316 Установка для обезвоживания семян.(авт.изобр.Куклин Г.С., Халанский В.М., Алферов С.А., Куклина И.Н.) Опубл.в БИ 1986, №13.

72. А.С.1355747 Скарификатор.(авт.изобр.Халанский В.М., Брикман Р.В., Вишняков A.C., Мурин В.Н., Пахаруков В.П., Пангсенко В.Е., Вишняков А.А.Опубл. в БИ 1984, №44.

73. Патент 1395197 Устройство для обработки растительной массы. ( авт.

изобр Халанский В.М., Панасенко В. Е., Горбаче в И.В. и др.) Опубл. в BV 1988, №18.

74. Патент РФ 1405893 Устройство для пневматической очистки сыпучи? материалов, (авт.изобр. Царегородцев А.Ю., Халанский В.М., Горбаче! И.В.,Сиротин А. В. и др.) Опубл. в БИ 1989„№24.

75. А. с. 1407426 Скарификатор, (авт. изобр. Тарушкин В. И., Халанский В М., Брикман Р.В. и др.) Опубл.в БИ 1988, № 25.

76. A.c. 1457833 Скарификатор, (авт. изобр .Тарушкин В.И., Халанский В.М. Брикман В.В., Бурлаков В.Г., Панасенко В.Е.) Опубл.в БИ 1989,№ 6.

77. А. с. 1531910 Терочное устройство. ( авт. изобр.Халанский В.М. Панасенко В.Е., Горбачев И.В. и др.) Опубл.в БИ 1989, № 48.

78. А.с.1570794 Пневматический сепаратор сыпучих материалов.(авт.изобр Царегородцев А.Ю., Халанский В.М., Богиня М.В., Горбачев И.В.,Панасенкс В.Е., Калинкин Е.А.) Опубл.в БИ 1990, № 22

79. A.c. 1605997 Способ уборки семенников трав.(авт.изобр.Гобачев И.В.; Халанский В.М., Синчило A.A., Панасенко В.Е. и др.) Опубл. в БИ 1990., №

80. A.c. 1618306 Скарификатор .(авт.изобр.Брикман Р.В.,Халанский В.М.. Панасенко В.Е., Горбачев И.В.) Опубл.в БИ 1991, № 1.

81. А.С.1639473 Терочное устройстве .(авт.изобр .Панасенко В.Е., Халанский В.М. .Горбачев И.В., Царегородцев А.Ю. и др.) Опубл. в БИ 1991, № 13

82 .Патент РФ 1653864 Устройство для очистки зернистых материалов. (авт.изобр.Царегородцев А.Ю., Горбачев И.В., Халанский В.М., Панасенко В.Е. и др). Опубл. в БИ 1991 ,№21.

83. Патент 1699662 Устройство для очистки сыпучих материалов. ( авт. изобр. Халанский В.М., Царегородцев А.Ю., Горбачев И.В., Панаеенко В.Е.и др.) Опубл. в БИ 1991, №47.

84. Патент 1699663 Устройство для очистки сыпучих материалов, (авт. изобр. Халанский В.М.,Царегородцев AJO.,Горбачев И.В.,Панасенко В.Е., Богиня М.В., Калинкин Е.А.) Опубл.в БИ 1991, № 47.

85. Патент 2001703 Центробежно-инерционная очистка зернового вороха.(авт.изобр. Царегородцев А.Ю., Горбачев И.В., Халанский В.М. и др.) Опубл.в БИ 1993, № 39-40.

42,